Física 3-022-024

Prévia do material em texto

Capítulo 220
O sentido da corrente elétrica
Na figura 2, desenhamos os elétrons “saindo” do polo negativo da pilha, atraves-
sando todo o condutor e retornando ao polo positivo da pilha. Este é o sentido real da 
corrente elétrica. No entanto, se os portadores fossem cargas elétricas positivas, sairiam 
do polo positivo da pilha e voltariam a ela pelo polo negativo.
Por razões históricas, usa-se a seguinte convenção para o sentido da corrente elétrica:
A seta da corrente é desenhada sempre no sentido em que se 
movimentariam as partículas positivamente carregadas, mesmo que estes 
portadores sejam negativos, como os elétrons.
Na figura 3, mostramos um condutor onde as partículas 
portadores da carga elétrica são positivas; portanto, a cor-
rente é indicada no mesmo sentido desse movimento. Na 
figura 4, o condutor é um fio de cobre, e os portadores são 
elétrons; portanto, indicamos a seta da corrente elétrica em 
sentido oposto ao do seu movimento.
sentido da corrente elétrica
+ + + +
Figura 3. Sentido da corrente elétrica para cargas positivas.
– – – –
sentido da corrente elétrica
Figura 4. O sentido da corrente elétrica – sentido oposto ao 
movimento dos elétrons.
Exemplo 1
2. Intensidade da corrente elétrica
Num fio condutor de metal foi estabelecida uma corrente elétrica. Seja S uma secção 
transversal desse condutor (fig. 6). Num intervalo de tempo Δt passam pela secção S 
uma quantidade n de partículas portadoras de carga elétrica. Sendo Q a quantidade de 
eletricidade transportada pelas n partículas, define-se intensidade média da corrente 
elétrica (i
m
) pelo quociente:
i
m
 = 
Q
Δt
A intensidade da corrente elétrica instantânea é dada pelo limite do quociente 
Q
Δt
, 
fazendo-se Δt tender a zero.
i = lim
Δt → 0
 
Q
Δt
Se a corrente elétrica no fio tiver intensidade constante, isto é, não va-
riar com o tempo, então o valor instantâneo e o valor médio serão iguais. 
Figura 6. Pela secção S do condutor estão 
atravessando portadores de cargas elétricas.
Na figura 5 temos esquematizado um circuito elétri-
co, constituído por uma bateria de carro, uma lâmpada 
e dois fios condutores. As setas indicam o sentido da 
corrente elétrica, “saindo” do polo positivo da bateria e 
“voltando” pelo polo negativo.
+ Ð
Figura 5. Sentido da corrente elétrica em relação aos po-
los da bateria.
Exemplo 2
Il
u
St
r
A
ç
õ
ES
: 
ZA
Pt
ObsErvaçãO
É muito comum 
nos textos se 
chamar a partícula 
portadora de 
carga elétrica 
simplesmente de 
carga elŽtrica. 
Isso simplifica a 
linguagem.
S
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
A corrente elétrica 21
Unidade de intensidade de corrente elétrica 
A unidade da grandeza física intensidade de corrente elétrica, no SI, é o ampère 
(símbolo A), uma homenagem a André-Marie Ampère (1775-1836), que realizou im-
portantes trabalhos em Eletricidade, como veremos nos demais capítulos.
A unidade de base do SI é o ampère. 
A sua definição será dada no capítulo 19 – Indução eletromagnética.
O coulomb é uma unidade derivada do ampère. 
Assim, a definição do ampère precede à do coulomb no SI.
usando a equação anteriormente definida, verificamos a relação entre o ampère e 
o coulomb:
 [Q] = [i] × [Δt]
i = 
Q
Δt
 ⇒ Q = i · Δt ⇒ coulomb = ampère × segundo
Define-se:
Um coulomb é a carga elétrica que atravessa, por segundo, a seção transversal do 
condutor quando nele circula a corrente elétrica de intensidade um ampère. 
Por exemplo, se a intensidade de corrente elétrica num fio é de 5 A, então, num 
intervalo de tempo correspondente a 1 segundo, passa por uma seção reta desse con-
dutor a carga de 5 C.
Submúltiplos do ampère
Frequentemente são usados os seguintes submúltiplos para o ampère:
•	 miliampère: 1 mA = 10–3 A
•	 microampère: 1μA = 10–6 A
Corrente contínua (CC) e corrente alternada (Ca) 
Quando a corrente elétrica mantém o 
sentido invariável, ela é chamada corren-
te contínua (fig. 7). Se além de invariável 
a corrente elétrica mantiver a intensidade 
constante, ela será chamada corrente con-
tínua constante (fig. 8). As correntes elé-
tricas provenientes de pilhas e baterias, em 
geral, são correntes contínuas constantes.
Se a corrente elétrica mudar o sentido 
periodicamente, ela será chamada de cor-
rente alternada (fig. 9). A notação usual 
para corrente alternada é CA ou AC (do in-
glês: alternating current).
Nesta primeira unidade da Eletricidade, 
nossos geradores sempre nos darão corren-
te contínua constante. A corrente alternada 
será vista no final do tema Eletricidade.
Figura 7. Corrente contínua (CC).
Figura 9. Corrente alternada (CA).
Figura 8. Corrente contínua constante.
0 t
i
0 t
i
++
––0 t
i
Capítulo 222
Determinação gráfica da carga elétrica 
Se a corrente elétrica no fio não tiver intensidade constante, então a equação 
Q = i · Δt não poderá ser usada para calcular a carga elétrica, pois o valor instantâneo 
não é fixo. Precisaremos usar, então, o cálculo integral ou o gráfico da intensidade da 
corrente × tempo. 
Na figura 10 a corrente elétrica tem intensidade constante e a carga elétrica Q, no 
intervalo de tempo (t
1
; t
2
), pode ser calculada pela equação:
Q = i · Δt 1
No entanto, observemos a área sombreada sob o gráfico, correspondente a esse 
mesmo intervalo de tempo:
área = (altura) × (base) ⇒ área = i · Δt 2
Comparando o lado direito das duas equações, notamos que são iguais. logo, po-
demos escrever que a área sombreada sob o gráfico é numericamente igual à quanti-
dade de eletricidade: 
Q 
N
= área da figura sob o gráfico
Embora esse resultado tenha sido deduzido para uma corrente elétrica contínua e 
constante, podemos estendê-lo para qualquer outro caso.
No gráfico da figura 11 a área A da figura sombreada sob o gráfico é também nu-
mericamente igual à carga elétrica:
Q 
N
= área (A) da figura sob o gráfico
No gráfico da figura 12 a intensidade de corrente 
é variável e a carga elétrica transportada pela corrente 
durante os 6,0 s iniciais é dada pela área do triângulo 
sombreado.
Q 
N
= área do triângulo
Q 
N
= b · h
2
 ⇒ Q = 8,0 · 6,0
2
 ⇒ Q = 24 C
Figura 12.
Exemplo 3
0
A
t (s)
i (A)
8,0
6,0
Grandeza escalar 
A intensidade de corrente elétrica é uma grandeza física escalar, apesar de ter uma 
orientação. Podemos, portanto, somar algebricamente intensidades de corrente elétri-
ca. Observemos o exemplo a seguir.
Figura 10. Corrente elétrica 
contínua e constante.
Figura 11. Corrente elétrica 
de intensidade variável.
0
A
t (s)t2t1
i (A)
i
0
A
t (s)t2t1
i (A)
i