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Tópico 1 – Corrente elétrica e resistores 117 6. Circuito elétrico O “caminho” total onde se pode estabelecer uma corrente elétrica é chamado circuito elétrico. A parte do circuito elétrico situada fora do gerador será chamada de circuito externo. o condutor ligado ao gerador, a corrente no circui- to externo flui do polo positivo (1) para o negativo (2). Conse quen temente, no gerador, a corrente flui do polo negativo para o positivo. + – Circuito externo Gerador i i 7. Gráfico i 3 t Às vezes, temos de analisar as correntes elé- tricas a partir de um gráfico, que também permite classificá-las. Veja, a seguir, a representação gráfica da intensi- dade i de uma corrente elétrica qualquer em função do tempo t. 0 t i propriedade: A “área” compreendida entre o gráfico e o eixo dos tempos, calculada em certo intervalo de tempo ∆t, fornece o módulo da carga elétrica que atravessou uma seção transversal do condu- tor no citado intervalo. 0 t i |Q| t 1 t 2 No gráfico i 3 t, tem-se: “área” 5 |Q| (A s 5 C). 8. Classificação das correntes elétricas quanto à forma do gráfico i 3 t No gráfico i 3 t, quando a corrente inverte seu sentido, convenciona-se considerá-la po sitiva em um sentido e negativa no sentido contrário. Quando usa- mos essa convenção, devemos chamar i de valor al- gébrico da corrente elétrica, em vez de intensidade. Quanto à forma do gráfico i 3 t, as correntes classi- ficam-se em contínuas e alternantes (ou alternadas). Vamos ver, a seguir, os casos mais comuns de corrente contínua e alternante. Corrente contínua constante Uma corrente elétrica é contínua constante quando mantém intensidade e sentido constantes no decorrer do tempo. Seu gráfico i 3 t é um seg- mento de reta paralelo ao eixo dos tempos. No caso de corrente contínua constante, sua inten- sidade média coincide com a intensidade instantânea. i t0 Corrente contínua constante. Um bom exemplo de corrente elétrica contínua constante é a gerada por pilhas, na lâmpada de uma lanterna ligada. Lanterna a pilha: após ser ligada, a corrente elétrica no circuito assume uma intensidade praticamente constante com o tempo (evidentemente, não por muito tempo). TF3-111_141_P2T1_5P.indd 117 20/08/12 10:32 Parte II – Eletrodinâmica118 Bateria de telefone celular sendo carregada. O aparelho ligado na tomada é alimentado por corrente alternada. Entretanto, a corrente que ele estabelece no carregador é contínua constante. Esse processo, usado em muitos outros aparelhos, é comumente chamado de “eliminador de pilhas”. T h in ks to ck /G et ty I m ag es Corrente contínua pulsante Chamamos de contínua pulsante a corrente cuja intensidade passa, em geral periodicamente, por máximos e mínimos, embora tenha sentido constante. i t0 i t0 Exemplos de corrente contínua pulsante. No penúltimo estágio dos circuitos retificado- res, a corrente elétrica é pulsante, como veremos no Apêndice do Tópico 4 de Eletromagnetismo. Corrente alternante Denominamos de alternante ou alternada a cor- rente cujo sentido se inverte, em geral, periodicamente. i t0 Exemplo de corrente alternante. i t0 Exemplo de corrente alternante. Observe que, em um condutor metálico per- corrido por corrente contínua, o movimento orde- nado dos elétrons livres ocorre sempre no mesmo sentido. i –––– Corrente contínua. Caso o condutor seja percorrido por corrente al- ternante, esses elétrons simplesmente oscilam em torno de determinadas posições, executando movi- mentos de vaivém. ––– Corrente alternante. - tabelece em uma rede elétrica residencial quando algum aparelho é ligado a ela. Nota: Na Eletrodinâmica, manteremos nossas atenções con- centradas quase exclusivamente no estudo da corrente contínua constante. A corrente elétrica em cabos de alta tensão geralmente é alternante. T h in ks to ck /G et ty I m ag es TF3-111_141_P2T1_5P.indd 118 20/08/12 10:32 Tópico 1 – Corrente elétrica e resistores 119 Provavelmente você tem a informação de que a rede elétrica no Brasil é de 60 Hz (sessen- ta hertz). Isso significa que, por exemplo, em um chuveiro elétrico ligado, o valor algé brico da corrente estabelecida varia com o tempo con- forme um gráfico do tipo: i t (s)0 1 ciclo 1 60 Note que uma variação completa de i, ou seja, um ciclo, dura 1 60 s. Assim, ocorrem 60 ciclos em cada segundo. Dizemos, então, que a frequência da rede elétrica é igual a 60 ciclos/segundo ou 60 Hz. Frequência da rede elétrica 9. Continuidade da corrente elétrica trica é a mesma em qualquer seção, ainda que ele te- nha seção transversal variável. A isso damos o nome de continuidade da corrente elétrica. Seção 1 Seção 2 i 1 i 2 i1 5 i2 Como consequência, se no “caminho” da corren- te elétrica ocorrer uma bifurcação, a soma das cor- rentes nas derivações será igual à corrente total, isto é, àquela anterior à bifurcação. i i 2 i 1 i 5 i1 1 i2 1. Quando uma corrente elétrica é estabelecida em um condutor metálico, quais portadores de carga elétrica entram em movimento ordenado? 2. Quando as extremidades do fio metálico indicado na figura são submetidas a uma diferença de potencial U 5 νB 2 νA, em que νA 5 20 V e νB 5 60 V, em que sentido se movem seus elétrons li- vres? Qual é o sentido convencional da corrente elétrica gerada? BA 3. E.R. Três fios condutores de cobre, F1, F2 e F3, estão inter- ligados por solda, como mostra a figura, e são percorridos por correntes elétricas de intensidades i1, i2 e i3, respectivamente, sendo i1 5 2 A e i2 5 6 A nos sentidos indicados. B i 1 = 2 A i 2 = 6 A i 3 F 3 F 1 D A C F 2 Exercícios nível 1 Determine: a) o sentido e a intensidade da corrente elétrica no fio F3; b) o sentido em que os elétrons livres percorrem o fio F3; c) a quantidade de elétrons livres que passa por uma seção transversal do fio F3 em cada segundo, sendo e 5 1,6 ? ? 10219 C a carga elétrica elementar. Resolução: a) Como as duas correntes indicadas estão saindo do ponto B, a corrente no fio F3 tem de estar chegando a esse ponto. Então: O sentido da corrente no fio F3 é de D para B. Além disso, a intensidade da corrente que chega a B tem de ser igual à soma das intensidades das correntes que saem desse ponto. i3 5 i1 1 i2 ⇒ i3 5 2 A 1 6 A i3 5 8 A b) Como o sentido da corrente elétrica, sempre convencional, é oposto ao sentido do movimento dos elétrons livres: Os elétrons livres percorrem o fio F3 de B para D. c) Como i3 5 8 A, concluímos que passam 8 C por qualquer seção transversal de F3 em cada segundo: |Q| 5 8 C. Mas: |Q| 5 n e em que n é o número de elétrons pedido. Então: 8 5 n ? 1,6 ? 10219 ⇒ n 5 5 ? 1019 elétrons livres TF3-111_141_P2T1_5P.indd 119 20/08/12 10:32