Aula 6 - Corrente e Resistência

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CORRENTE E RESISTÊNCIA
Prof. Alexandre W. Arins
Física 3
Fundamentos de Eletricidade
Corrente Elétrica
É a quantidade de carga por unidade de tempo que passa por uma superfície. 
Para existir corrente elétrica deve haver uma DDP entre os dois pontos de um condutor.
No SI, a unidade de corrente elétrica é àmpere (A)
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Tipos de corrente elétrica
Corrente contínua (CC)
É aquela cujo sentido se mantém constante. 
Ex: bateria de carro, notebooks, celulares, pilhas, etc.
Corrente alternada (CA)
É aquela cujo sentido varia alternadamente. 
Ex: corrente usada nas residências e indústrias. 
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Danos ao corpo humano
	Corrente (em mA)	Danos que acarretam
	1 a 10	Leve formigamento.
	10 a 20	Dor e forte formigamento.
	20 a 100	Convulsões e parada respiratória
	100 a 200	Fibrilação.
	Acima de 200	Queimaduras e parada cardíaca.
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Modelo Microscópico
Os átomos do material interferem no movimento dos elétrons e, portanto, participam das propriedades elétricas do material.
http://physics.nad.ru/Physics/English/phon_tmp.htm
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Densidade de Corrente
É o fluxo de cargas que passam por uma seção transversal do condutor.
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Cálculo da Densidade de Corrente
J = Densidade de Corrente (A/m2)
i = Corrente Elétrica (A)
A = Área (m2)
Outra forma de calcular a densidade de corrente é: 
nv é o numero de elétrons livres por metro cúbico 
e é a carga do elétron,
vd é a velocidade de deriva das cargas.
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Velocidade de Deriva (ou Arraste)
Ao estabelecermos um campo elétrico em um condutor verificamos, superposto ao movimento aleatório das cargas livres, um movimento de deriva dessas cargas. 
Em metais, condutores mais conhecidos, temos elétrons como portadores de carga livres. Essas partículas oscilam aleatoriamente a velocidades médias da ordem de 105 a 106 m/s. No entanto o movimento de deriva se dá a uma taxa da ordem de 10-3 m/s (na situação de máxima densidade de corrente). 
Velocidade de Deriva (ou Arraste)
Ou seja, quando temos a máxima densidade de corrente permitida pelas normas técnicas a velocidade de deriva dos elétrons livres é cerca de 1 mm/s.
Corrente elétrica através do Metal
Corrente elétrica no vácuo.
Resistência e Resistividade
Os portadores de carga ao se moverem através da estrutura dos condutores encontram resistências ao seu movimento.
As sucessivas colisões entre elétrons do condutor e os portadores de carga aumentam a temperatura do condutor e sua resistência.
LEI DE OHM
Ohm descobre empiricamente que a resistência R é constante para certos materiais e dentro de certos limites da tensão aplicada.
R = V/i 
No SI, a unidade de resistência elétrica é ohm (Ω)
V = R . i
Georg Simon Ohm 
(1787-1854) 
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Resistência e Resistividade
A resistência depende do condutor.
Pode ser calculada por:
R = Resistência (Ω)
ρ = Resistividade (Ω.m )
L = Comprimento do condutor (m)
A = Área (m2)
Resistência e Resistividade
A resistividade depende do material.
Pode ser calculada por:
ρ = Resistividade ( Ω.m )
E = Campo Elétrico (V/m)
J = Densidade de Corrente (A/m2)
Condutividade
Propriedade inversa da resistividade.
Pode ser calculada pelas equações:
σ = Condutividade (Ω.m)-1
Variação da Resistividade em função da temperatura
O cálculo pode ser feito usando a equação:
 = resistividade à temperatura To (Ω.m )
 = resistividade (Ω.m )
To = temperatura inicial (oC) 
T = temperatura final (oC)
α = Coeficiente de resitividade de temperatura (oC-1)
Resistores
Conceito:
São elementos de circuito que consomem energia elétrica, convertendo-a integralmente em energia térmica.
A conversão de energia elétrica em energia térmica recebe o nome de efeito Joule.
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Resistor elétrico
Como exemplo, podemos citar os aquecedores, o ferro elétrico, o chuveiro elétrico, a lâmpada comum e os fios condutores em geral.
Representação simbólica dos resistores
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Código de Cores para Resistores
Por serem pequenos costuma-se codificar o valor do resistor com uma série de faixas coloridas.
As faixas coloridas são lidas a partir da que está mais próxima da extremidade.
A quarta faixa, que é opcional, indica imprecisão no valor da resistência. Prateado indica 10% de imprecisão, dourado indica 5% e a ausência desta faixa representa imprecisão de 20%.
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Resistores
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Código de Cores para Resistores
Figura ilustrativa
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Código de Cores para Resistores
	Cor	Valor	Cor	Valor
	Preto	0	Verde	5
	Marrom	1	Azul	6
	Vermelho 	2	Violeta	7
	Laranja	3	Cinza	8
	Amarelo	4	Branco	9
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Associação de resistores
Em Série:
	Estão ligados um seguida ao outro de modo a serem percorridos pela mesma corrente.
V = V1 + V2 + V3 +...
Req = R1 + R2 + R3 +...
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Associação de resistores
Em Paralelo:
	Estão ligados pelos terminais, de modo que estão submetidos a mesma DDP.
i = i1+ i2+ i3+... 
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Potência Elétrica
Em sistemas elétricos, a potência instantânea desenvolvida por um dispositivo de dois terminais é o produto da diferença de potencial entre os terminais e a corrente que passa através do dispositivo. 
P = V.i
P = Potência elétrica (W)
V = D.d.p aplicada no circuito (V)
i = Corrente elétrica (A)
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Potência Elétrica Dissipada
É a potência elétrica que é transformada em calor nos resistires. Pode ser calculada por: 
P = R.i² P = V²/R 
P = Potência elétrica (W)
V = D.d.p aplicada na resistência (V)
i = Corrente elétrica (A)
R = Resistência elétrica (Ω)
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ENERGIA ELÉTRICA CONSUMIDA
A energia consumida em um resistor, em um dado intervalo de tempo, é diretamente proporcional a potência dissipada. 
E = energia (kWh)
P = potência (W)
Δt = tempo (h)
1 kWh = 3,6 X 106 J
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dq
i=
dt
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ò
=
A
d
.
J
i
r
r
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