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ESTRUTURA DA MATÉRIA, GRANDEZAS ELÉTRICAS E LEI DE OHM 1. Estrutura da Matéria A matéria é composta por átomos, que são formados por três partículas principais: Prótons: Partículas de carga positiva encontradas no núcleo do átomo. Nêutrons: Partículas neutras também presentes no núcleo. Elétrons: Partículas de carga negativa que orbitam o núcleo. Os elétrons podem ser transferidos de um átomo para outro, criando cargas elétricas e possibilitando o fluxo de corrente elétrica em um circuito. 1.1 Condutores, Isolantes e Semicondutores Condutores: Materiais que permitem a passagem de corrente elétrica com facilidade, como cobre, alumínio e ouro. Isolantes: Materiais que dificultam a passagem de corrente, como borracha, vidro e plástico. Semicondutores: Materiais que podem se comportar como condutores ou isolantes dependendo das condições, como o silício e o germânio. São usados em componentes eletrônicos como transistores e diodos. 2. Grandezas Elétricas As grandezas elétricas fundamentais são: 2.1 Tensão Elétrica (V) Representada pela letra V (volt). Mede a diferença de potencial elétrico entre dois pontos de um circuito. Pode ser comparada à pressão da água em um cano. Fontes comuns de tensão: pilhas, baterias, geradores e fontes de alimentação. 2.2 Corrente Elétrica (I) Representada pela letra I (ampère). Mede o fluxo de elétrons em um condutor. Pode ser comparada ao volume de água fluindo por um cano. Tipos de corrente: o Corrente Contínua (CC ou DC): Flui sempre no mesmo sentido, como em pilhas e baterias. o Corrente Alternada (CA ou AC): Inverte seu sentido periodicamente, como na rede elétrica residencial. 2.3 Resistência Elétrica (R) Representada pela letra R (ohm, Ω). Mede a oposição ao fluxo de corrente em um material. Materiais condutores têm baixa resistência, enquanto materiais isolantes têm alta resistência. A resistência pode ser influenciada pelo tipo de material, pelo comprimento e pela espessura do condutor. 2.4 Potência Elétrica (P) Representada pela letra P (watt, W). Mede a quantidade de energia elétrica convertida em trabalho ou calor por segundo. Fórmula: P = V × I Exemplo: Uma lâmpada de 60W consome mais energia do que uma de 40W. 3. Lei de Ohm A Lei de Ohm descreve a relação entre tensão (V), corrente (I) e resistência (R) e é expressa pela fórmula: V = I × R Onde: V = Tensão em volts (V) I = Corrente em ampères (A) R = Resistência em ohms (Ω) 3.1 Exemplo Prático Suponha um circuito simples com uma bateria de 12V e um resistor de 6Ω. Para calcular a corrente, utilizamos a Lei de Ohm: 𝐼 = = = 2A Ou seja, a corrente que circula no circuito é de 2A. Se quisermos calcular a potência dissipada pelo resistor: P = V × I P = 12 × 2 = 24W Portanto, o resistor dissipa 24W de potência em forma de calor. 4. Desenho de Circuito Elétrico Abaixo está um esquema básico de um circuito com uma fonte de tensão e um resistor: 4.1 Explicação 1. A fonte de 12V fornece energia ao circuito. 2. O resistor 6Ω limita a corrente elétrica. 3. A corrente calculada (2A) flui do polo positivo para o negativo da fonte. 4.2 Circuitos em Série e Paralelo Circuito em Série Os resistores são ligados em sequência, compartilhando a mesma corrente. A resistência total é a soma das resistências individuais: Rtotal = R1 + R2 + R3 Exemplo: Três resistores de 4Ω em série resultam em: Rtotal = 4Ω + 4Ω + 4Ω = 12Ω Circuito em Paralelo Os resistores são ligados de modo que compartilham a mesma tensão. A resistência total é calculada por: = + + Exemplo: Dois resistores de 6Ω em paralelo resultam em: = + = Rtotal = = 3Ω