trabalho de RDR de Fisica 3

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ANHANGUERA EDUCACIONAL S.A
FACULDADE ANHANGUERA DE CAMPINAS 
CURSO DE ENGENHARIA CIVIL
RDR fisica III
NOME – RA
CAMPINAS - SP
2016
SUMÁRIO
Capítulo 1 CARGA ELÉTRICA	6
Eletromagnetismo	7
Condutores e Isolantes	7
Lei de Coulomb	8
Capítulo 2 CAMPOS ELÉTRICOS	9
Campos elétricos	11
Linhas de campo elétrico	11
O campo elétrico devido a uma carga pontual	12
O campo elétrico devido a um disco carregado	13
Capítulo 3 POTENCIAL ELETRICO	14
Energia potencial elétrica	15
Superfícies equipotenciais	15
Potencial a partir do campo e devido a uma carga pontual	16
Capítulo 4 CAPACITÂNCIA	16
Capacitores em paralelo e em serie	17
Energia armazenada em um campo elétrico	18
Capacitor com um dielétrico	18
Capítulo 5 CORRENTE E RESISTÊNCIA ELÉTRICA	19
Lei de Ohm	20
Cargas em movimento e correntes elétricas	20
Resistência e resistividade	21
Potências em circuitos elétricos	22
Semicondutores e supercondutores	23
Capítulo 6 CIRCUITOS ELÉTRICOS	23
Trabalho energia e Fem	24
Gerador e Receptor elétrico	26
Diferença de potencial	27
Amperímetro e o voltímetro	27
Circuitos de malhas múltiplas	29
Circuitos RC	29
Capítulo 7 CONCLUSÃO	32
Capítulo 8 REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS	33
CARGA ELÉTRICA
A matéria que constitui todos os materiais é constituída de átomos.
Os átomos são constituídos, pela concepção mais clássica, de prótons(P), nêutrons(N) e elétrons (e).
Sendo que a carga elétrica de cada um é respectivamente positiva, neutra e negativa.
Com certos estudos na área de física pode-se provar que a carga elétrica transportada por um próton é a mesma que a de um elétron, que serão diferenciadas apenas pelas cargas de sinais opostos.
Se um corpo está com carga elétrica positiva existe uma falta de elétrons, assim o número de prótons é maior que o número de elétrons.
Se um corpo está com carga elétrica negativa existe uma falta de prótons, assim o número de prótons é menor que o número de elétrons.
Se um corpo está com carga elétrica neutra, o número de prótons é igual ao número de elétrons.
Eletromagnetismo
Eletromagnetismo é a parte da Física que relaciona a eletricidade o magnetismo. Essa teoria baseia-se nos seguintes princípios:
1. Cargas elétricas em movimento geram campo magnético;
2. Variação de magnético produz campo elétrico.
Durante muito tempo, acreditou-se que eletricidade e magnetismo eram o mesmo fenômeno. Foi somente em 1600 que o médico e físico inglês Gilbert escreveu um livro distinguindo as duas teorias. Apesar dessa diferenciação entre os dois fenômenos, havia fortes indícios de que existia alguma relação entre eles.
Qual é a relação entre Eletricidade e Magnetismo?
Essa relação foi descoberta pelo dinamarquês Hans Christian Oesterd em 1820, o que só foi possível graças à invenção dos geradores elétricos, que permitiam a geração de correntes elétricas duradouras e estáveis necessárias para o estudo dos fenômenos.
Oersted demonstrou a existência dessa interação a partir de um simples experimento. Ele colocou uma agulha magnética próxima a um condutor de eletricidade. Para isso, ele utilizou uma bússola e um fio de platina em um circuito. O fio de platina, ao ser percorrido pela corrente elétrica, ficava incandescente, o que garantia uma corrente suficientemente intensa. Quando o fio era aproximado da bússola, sua agulha magnética sofria deflexão.
Condutores e Isolantes
Todos os corpos são constituídos por átomos e estes são formados por partículas com pequenas dimensões que são os nêutrons (não possuem carga), os prótons (partículas de carga positiva) e os elétrons (partículas de carga negativa). Os nêutrons juntamente com os prótons ficam no interior do núcleo, e os elétrons ficam na eletrosfera. Para manter esses elétrons sempre em órbita na eletrosfera, existem forças internas que os seguram, não deixando que os mesmos escapem. No entanto, quanto maior a distância entre a órbita e o núcleo, mais fraca é a força que mantém o elétron preso ao átomo, pois, dessa forma, pode se mover com certa liberdade no interior do material, dando origem aos chamados elétrons livres.
O que determina se um material é condutor ou isolante é justamente a existência dos elétrons livres. São eles os responsáveis pela passagem e transporte da corrente elétrica através dos materiais. São chamados de condutores aqueles materiais onde há possibilidade de trânsito da corrente elétrica através dele como, por exemplo, o ferro. Este é um elemento químico que possui dois elétrons na última camada, os quais estão fracamente ligados ao núcleo. Dessa forma, o ferro se torna um ótimo condutor de eletricidade.
Com os materiais isolantes, também chamados de materiais dielétricos, ocorre o processo inverso. Nesses materiais, os elétrons estão fortemente ligados ao núcleo atômico, ou seja, eles não possuem elétrons livres ou a quantidade é tão pequena que pode ser desprezada. Dessa maneira, não permitem passagem de corrente elétrica. São bons exemplos de materiais isolantes: o vidro, a borracha, a cerâmica e o plástico.
Lei de Coulomb
Esta lei, formulada por Charles Augustin Coulomb, refere-se às forças de interação (atração e repulsão) entre duas cargas elétricas puntiformes, ou seja, com dimensão e massa desprezível.
Lembrando que, pelo princípio de atração e repulsão, cargas com sinais opostos são atraídas e com sinais iguais são repelidas, mas estas forças de interação têm intensidade igual, independente do sentido para onde o vetor que as descreve aponta.
O que a Lei de Coulomb enuncia é que a intensidade da força elétrica de interação entre cargas puntiformes é diretamente proporcional ao produto dos módulos de cada carga e inversamente proporcional ao quadrado da distância que as separa. Ou seja:
Onde a equação pode ser expressa por uma igualdade se considerarmos uma constante k, que depende do meio onde as cargas são encontradas. O valor mais usual de que é considerado quando esta interação acontece no vácuo, e seu valor é igual a:
Então podemos escrever a equação da lei de Coulomb como:
Para se determinar se estas forças são de atração ou de repulsão utiliza-se o produto de suas cargas, ou seja:
CAMPOS ELÉTRICOS
Os efeitos elétricos que ocorrem nas proximidades de cargas elétricas são associados à existência de um campo elétrico no local, este interage com a carga de prova.
Um exemplo típico é a interação do cabelo de uma pessoa com a tela de uma televisão convencional, pois as cargas elétricas da televisão interagem com os cabelos deixando-os eriçados.
É importante perceber que um campo elétrico só pode ser detectado a partir da interação do mesmo com uma carga de prova, se não existir interação com a carga significa que o campo não existe naquele local.
Campo elétrico é um vetor assim vamos estudar a direção sentido e intensidade do campo.
Quando o campo elétrico é criado em uma carga positiva ele, por convenção, terá um sentido de afastamento.
Quando o campo elétrico é criado em uma carga negativa ele, por convenção, terá um sentido de aproximação.
Que fique claro que o sentido do campo elétrico depende exclusivamente do sinal da carga elétrica.
A intensidade de um campo elétrico E, sempre considerando a carga de prova puntiforme, pela formula: , assim voltando para a definição de campo podemos dizer que ele dependerá diretamente a força elétrica entre as cargas e inversamente à carga de prova.
Unidades de campo elétrico.
Partindo de que:
 E que   , após alguns cálculos chegamos que:
Sendo que q2 é a carga que gera o campo elétrico, d a distância entre as cargas e k a constante elétrica do meio (9,0. 109 unidades do SI).
Cargas e Forças
Tudo bem, mas o que é exatamente carga elétrica? Bem, para falar a verdade, ninguém sabe... Carga elétrica se inclui entre o que chamamos em ciência de conceitos primitivos, entidades que podemos observar e cujas propriedades e comportamento podemos mensurar, mas não temos como defini-lasexatamente. Uma das propriedades que podemos observar e mensurar nas cargas elétricas é a formação de campos elétricos.
Campos elétricos
Campos elétricos se comportam de modo análogo aos campos gravitacionais e magnéticos, uma vez que campos elétricos (assim como os outros campos citados) interagem entre si quando colocados próximos uns dos outros, produzindo forças.
Estas forças são as que produzem a atração entre um corpo carregado com carga positiva e outro com carga negativa, da mesma forma que a repulsão, se ambos forem negativos ou positivos.
Uma forma esquemática de compreender os campos elétricos é representá-las através de linhas de força. A figura abaixo mostra as linhas de força que formam os campos elétricos em torno de uma carga positiva e outra negativa:
Como mostra a figura, o que caracteriza o campo elétrico uniforme são suas linhas de força, que se comportam como paralelas igualmente espaçadas. Isso ocorre quando duas placas paralelas e uniformemente carregadas com cargas de sinais opostos são posicionadas a uma distância próxima uma da outra.
Linhas de campo elétrico
 As linhas de força (ou de campo) são linhas imaginárias, tangentes
aos vetores campo elétrico em cada ponto do espaço sob influência
elétrica e no mesmo sentido dos vetores campo elétrico.
Têm como características, as seguintes propriedades:
Saem de cargas positivas e chegam nas cargas negativas as linhas são tangenciadas pelo campo elétrico
Cada ponto do campo associa-se um vetor E.
A linha de força é tangente ao vetor campo elétrico em cada um de seus pontos.
Duas linhas de força nunca se cruzam a intensidade do campo no ponto A é maior que no ponto B que por sua vez é maior que em C.
O campo elétrico devido a uma carga pontual
Podemos dizer que o potencial elétrico é uma grandeza física que foi proposta a fim de descrever campos elétricos escalada mente. Portanto, podemos dizer que o conceito de potencial elétrico expressa o efeito de um campo elétrico em termos da posição dentro desse campo. Na física, definimos o potencial elétrico como sendo o quociente entre a energia potencial elétrica pelo valor da carga.
Matematicamente temos:
Vejamos a figura acima, nela temos uma carga de prova q. Supondo que, pela atração da força elétrica, essa carga de prova mudasse de um lugar para outro no campo elétrico. Para que essa carga saia de um ponto e vá para outro, dentro do campo elétrico, é necessária a realização de trabalho. O trabalho realizado sobre a carga fica armazenado em forma de energia potencial elétrica.
Sendo assim, podemos dizer que se uma carga de prova q positiva trazida do infinito for colocada em um ponto A próximo a uma carga elétrica Q também positiva haverá realização de processo forçado, isto é, o trabalho realizado é contra as forças do campo elétrico.
Nesse tipo de situação, o trabalho realizado corresponde à própria energia potencial elétrica armazenada no sistema formada pelas cargas Q e q. Matematicamente temos:
Se ao invés de uma carga q, aproximássemos uma carga 2q ao sistema da carga Q, veríamos que seria armazenado o dobro da energia. Se aproximássemos uma carga de prova 3q, seria armazenado o triplo e assim por diante. Podemos, então, concluir que a energia potencial armazenada no sistema é constante. A partir dessa definição surge a grandeza física escalar chamada de potencial elétrico, que é representada pela letra V.
Através da equação do potencial elétrico definida anteriormente, podemos reescrevê-la em função da energia potencial, sendo assim, temos:
A equação acima determina o potencial elétrico do ponto A, localizado à distância dA da carga de prova que gera o campo elétrico estudado.
O campo elétrico devido a um disco carregado
Consideremos agora um disco uniformemente carregado possuindo carga total , conforme a figura 7. Queremos calcular o campo elétrico em um ponto  situado no eixo do disco, a uma distância  do plano do disco.
Utilizando o princípio de superposição, o campo produzido em  é a soma (integral) dos campos produzidos por anéis de raio , com  variando entre  e . De acordo com a equação (8), 
	
	(9)
onde  é a carga contida em um anel infinitesimal de raio  e espessura . Ou seja, 
	
	(10)
POTENCIAL ELETRICO
Potencial elétrico é a capacidade que um corpo energizado tem de realizar trabalho, ou seja, atrair ou repelir outras cargas elétricas. Com relação a um campo elétrico, interessa-nos a capacidade de realizar trabalho, associada ao campo em si, independentemente do valor da carga q colocada num ponto desse campo. Para medir essa capacidade, utiliza-se a grandeza potencial elétrico.
Para obter o potencial elétrico de um ponto, coloca-se nele uma carga de prova q e mede-se a energia potencial adquirida por ela. Essa energia potencial é proporcional ao valor de q., portanto, o quociente entre a energia potencial e a carga é constante. Esse quociente chama-se potencial elétrico do ponto. Ele pode ser calculado pela expressão:
V = E p q {\displaystyle V={\frac {E_{p}}{q}}\,} , onde
V {\displaystyle V\,} é o potencial elétrico,
E p {\displaystyle E_{p}\,} a energia potencial e
q {\displaystyle q\,} a carga.
A unidade no SI é J/C = V (volt)
Portanto, quando se fala que o potencial elétrico de um ponto L é VL = 10 V, entende-se que este ponto consegue dotar de 10J de energia cada unidade de carga de 1C. Se a carga elétrica for 3C por exemplo, ela será dotada de uma energia de 30J, obedecendo à proporção. Vale lembrar que é preciso adotar um referencial para tal potencial elétrico. Ele é uma região que se encontra muito distante da carga, teoricamente localizado no infinito.
Energia potencial elétrica
Energia potencial elétrica ou energia potencial eletrostática, é a energia potencial que resulta da interação conservativa de Coulomb; encontrando-se atrelada à configuração espacial de um sistema formado por cargas elétricas estáticas e/ou em movimento retilíneo uniforme. O termo "energia potencial elétrica" é geral, sendo utilizado para descrever a energia potencial em ambos os casos, enquanto o termo "energia potencial eletrostática" é utilizado em específico para descrever a energia potencial em sistemas com campos elétricos que essencialmente não variam com o tempo, ou seja, em sistema com cargas imóveis perante o referencial adotado. Não se deve confundir os mesmos com potencial elétrico, (medido em volts). Importante ressaltar que os campos elétricos atrelados a ondas eletromagnéticas não constituem campos conservativos, e por tal não admitem a associação à um potencial elétrico e ao conceito de energia potencial elétrica conforme estritamente definidos. Cargas elétricas aceleradas [1] emitem ondas eletromagnéticas, e às últimas não se associam energias potenciais.
"A energia elétrica" é a energia recém derivada da energia potencial elétrica. Quando usado vagamente para descrever a energia absorvida ou emitida por um circuito elétrico - por exemplo aquele fornecido por uma fonte elétrica - refere-se à energia que foi convertida a partir da energia potencial elétrica. Esta energia é gerada pela combinação de corrente eléctrica e potencial eléctrico que são fornecidos pelo circuito, sendo que no ponto onde essa energia potencial elétrica foi convertida em outro tipo de energia, ela deixa de ser energia potencial elétrica. Assim, a assim chamada "energia elétrica" é uma energia potencial antes de ser entregue para a utilização final, se transformando em um outro tipo de energia (calor, luz, movimento, etc.).
Superfícies equipotenciais
 Um campo elétrico uniforme tem em todos os seus infinitos pontos mesma intensidade, mesma direção e mesmo sentido e é obtido entre duas placas condutoras idênticas e paralelas e eletrizadas com cargas de mesmo módulo, mas de sinais contrários.
Potencial a partir do campo e devido a uma carga pontual
O trabalho que realiza o campo elétrico sobre uma carga q quando se move desde uma posição no qual o potencial é VA a outro lugar no qual o potencial é VB éO campo elétrico realiza um trabalho W quando uma carga positiva q se move desde um lugar A no qual o potencial é alto a outro B no qual o potencial é mais baixo. Se q>0 e VA>VB então W>0.
O campo elétrico realiza um trabalho quando uma carga negativa q se move desde um lugar B no qual o potencial é mais baixo a outro A no qual o potencial é mais alto. 
 
Uma força externa terá que realizar um trabalho para transladar uma carga positiva q desde um lugar B no qual o potencial é mais baixo para outro lugar A no qual o potencial é mais alto.
Uma força externa terá que realizar um trabalho para transladar uma carga negativa q desde um lugar A no qual o potencial é mais alto para outro lugar B no qual o potencial é mais baixo.
CAPACITÂNCIA
A capacitância ou capacidade é a grandeza elétrica de um capacitor, determinada pela quantidade de energia elétrica que pode ser armazenada em si por uma determinada tensão e pela quantidade de corrente alternada que o atravessa numa determinada frequência. Sua unidade é dada em farad (símbolo F), que é o valor que deixará passar uma corrente de 1 ampere quando a tensão estiver variando na razão de 1 volt por segundo.
Ao se colocar um material dielétrico entre as placas em um capacitor de placas paralelas ocorre um incremento na capacitância.
Capacitores em paralelo e em serie
Um condensador é um dispositivo que serve para armazenar carga e energia. Está formado por duas placas condutoras (metálicas) de forma arbitrária isoladas uma de outra, que possuem carga de igual magnitude, mas de signos contrários, pelo que se produz um campo elétrico entre as placas. O valor absoluto da carga de qualquer das placas se denomina `a carga do condensador'. Assim, se um condensador tem carrega Q, implica que sua placa positiva tem carrega +Q e sua placa negativa tem carrega -Q.
CONEXÃO EM PARALELO
Consideremos k condensadores ligados em paralelo como na seguinte figura 1.a:
A lei de Kirchhoff de correntes:
Em conjunto com a corrente em um capacitor:
CONEXÃO EM SÉRIE
Considere uma conexão em série de condensadores como na Figura.
A Lei de Kirchhoff de voltagens
	
Energia armazenada em um campo elétrico
Vejamos um gráfico da carga em função da d.d.p, onde está representada a energia que está armazenada no capacitor. 
Quando Q = C. U podemos concluir que a função do gráfico é uma função linear, onde C é considerado uma constante. 
Capacitor com um dielétrico
 Nesta seção analisaremos as alterações produzidas nos capacitores pela introdução de material não condutor em seu interior.
        A maioria dos capacitores contém, entre suas placas, um material sólido não condutor, chamada dielétrico. Isto é feito com vários propósitos. Primeiro, porque pode-se aplicar uma voltagem alta, nos seus terminais, sem que as cargas migrem de uma placa para outra. Além disso, um dielétrico permite que aproximemos uma placa da outra sem que eles se toquem. Como vimos, variar as características geométricas do capacitor significa altera a sua capacitância. Finalmente, verificou-se experimentalmente se o interior do capacitor é preenchido com dielétrico a capacitância aumenta de um fator  o qual é conhecido como constante dielétrica. Então, no caso de capacitores de placas paralelas, temos que;
                                                                     (1)
A constante  é conhecida como permissividade ou permitividade do material. 
CORRENTE E RESISTÊNCIA ELÉTRICA
Se ligarmos diferentes fios condutores a uma mesma fonte de energia, veremos que as correntes obtidas serão diferentes umas das outras. Isso ocorre porque o próprio fio oferece “dificuldades” à passagem da corrente elétrica. Com a finalidade de medir essa “dificuldade”, definiu-se uma nova grandeza: a resistência do condutor.
Os resistores são elementos de circuito que consomem energia elétrica, convertendo-a integralmente em energia térmica. A conversão de energia elétrica em energia térmica é chamada de Efeito Joule.
Os resistores podem ser encontrados em vários objetos, como no chuveiro, na lâmpada etc. A figura a seguir mostra como os resistores são representados em um circuito elétrico. 
Representação de resistores por meio de símbolos
Equações
A resistência elétrica (R) pode ser definida pelas seguintes equações:
Na equação acima, temos:
U→ é a diferença de potencial (d.d.p);
i→ é a intensidade da corrente elétrica;
R→ é a resistência elétrica;
No Sistema Internacional de Unidades (SI), a unidade de medida da resistência elétrica é ohm, cujo símbolo é Ω (ômega). O nome dessa unidade é uma homenagem ao físico George Simon Ohm.
Lei de Ohm
 Georg Simon Ohm fez diversos testes para verificar a relação entre tensão, corrente e resistência. A primeira lei de Ohm é formulada como:
 “A corrente que flui por um resistor é proporcional à tensão aplicada e inversamente proporcional ao valor de sua resistência”.
 Cargas em movimento e correntes elétricas
Alguns equipamentos elétricos, que chamamos de geradores de eletricidade, como as pilhas e as baterias, apresentam duas regiões que chamamos de polos. Um polo de maior potencial (+) e um polo de menor potencial (-), existindo então uma diferença de potencial.
Nos condutores de eletricidade, os elétrons da última camada, elétrons livres, estão fracamente ligados ao núcleo. Desta forma, quando conectamos um fio condutor a uma bateria (gerador), os elétrons livres iniciam um movimento através do condutor - indo do polo de menor potencial (-) para o de maior potencial (+).
Portanto, denominamos corrente elétrica esse movimento ordenado de cargas elétricas pelo condutor.
Tipos de Condutores
- Condutores sólidos: a corrente elétrica é constituída somente pelo movimento dos elétrons.
- Condutores líquidos: a corrente elétrica é constituída pelo movimento de cargas positivas e negativas, (cátions e ânions). Obs.: também são conhecidos como soluções eletrolíticas, sendo formadas basicamente por solutos e solventes.
- condutores gasosos: a corrente elétrica é constituída pelo movimento de cátions e ânions. Isto ocorre nas lâmpadas fluorescentes a vapor de sódio ou de mercúrio.
Resistência e resistividade 
Toda usina hidrelétrica, como Itaipu, por exemplo, desperdiça, sob forma de calor, até 20% da energia produzida. No trajeto entre a usina e o consumidor, ocorre uma dissipação da energia elétrica devido à resistência elétrica dos fios metálicos que conduzem eletricidade. Verifica-se experimentalmente que a resistência elétrica (R) de fios e barras é diretamente proporcional ao comprimento (L) desses condutores e inversamente proporcional à área de sua secção transversal (A).
 A resistência elétrica é calculada por: R =? L/A, em que a resistividade (?) é característica do material de que são feitos esses condutores e expressa a maior ou a menor fluidez com que a corrente elétrica atravessa determinado material. Para a maioria dos metais, a resistividade aumenta com a temperatura, mas, quando a temperatura é reduzida e se aproxima do zero absoluto (zero kelvin = - 273C), ocorre um caso particularmente importante.
 Em 1911, o físico holandês Heike Onnes, um dos pioneiros no desenvolvimento de técnicas para o resfriamento de materiais, pesquisou a resistividade elétrica do mercúrio e percebeu que esse material perdia a sua resistência elétrica de forma completa e abrupta ao ser resfriado abaixo de 4K (-269ºC). Ele denominou "supercondutividade" esse estado de resistência zero. Para produzir tal efeito, o material deve ser resfriado abaixo de uma determinada temperatura, característica de cada material, e, quanto mais baixa é essa temperatura, maior é o custo de sua refrigeração.
 Desde 1986, têm sido descobertas cerâmicas feitas com óxidos de certos elementos, como bário, lantânio, ítrio, cobre e outros, que se tornaram supercondutoras a temperaturas bem mais altas (-143ºC), um resultado animador para a viabilidade econômica da super. condução.
 Outra característica notável de um supercondutor é a impermeabilidademagnética, ou seja, ele é capaz de repelir um campo magnético externo e consegue fazer, por exemplo, com que um ímã permanente "levite" sobre a sua superfície. Esse fato permite conceber o seu uso para suspender trens que poderão desenvolver altíssimas velocidades, flutuando sobre trilhos magnetizados.
 O russo Alexei Abrikosov, um dos três vencedores do Prêmio Nobel deste ano, que lhe foi concedido por sua contribuição inovadora à teoria dos supercondutores, disse que as aplicações futuras desses materiais serão tão extraordinárias que todo o estilo de vida e os equipamentos que usamos irão mudar por completo.
Potências em circuitos elétricos 
Potência
Potência elétrica é a capacidade de produzir trabalho, em um circuito simples é calculada como sendo um produto da tensão pela corrente (Potência = Tensão x Corrente).
Em um circuito de corrente alternada podemos encontrar 3 tipos de potência: ativa, reativa, total ou aparente.
Potência ativa é medida em kW (quilowatts) e é basicamente consumida na parte resistiva dos circuitos elétricos, incluindo-se as resistências naturais dos condutores elétricos.
A potência ativa que é consumida em um determinado tempo nos leva a energia ativa, que é medida em kWh (quilowatts/ hora).
Potência reativa é medida em kVAr. É utilizada basicamente para carga nos capacitores e para produção de campos magnéticos nas bobinas dos motores e transformadores.
Como não é propriamente consumida, mas temporariamente utilizada e depois devolvida, a concessionária de energia elétrica impõe limites a sua utilização. Como capacitores e bobinas se utilizam da potência reativa em tempos inversos, usa-se acrescentar capacitores nas instalações elétricas onde há bobinas, para que troquem potência reativa entre si, melhorando assim o fator de potência e evitando-se multas por parte da concessionária.
Potência Total ou Aparente
Potência total ou aparente é medida em kVA (kilo Volt Ampére). É a soma vetorial das potências ativa (kW) e reativa (kVAr). Como mostra a figura abaixo.
Tendo como analogia um copo de Chopp podemos visualizar a potência total. O líquido do Chopp é representado pela potência ativa e a espuma a potência reativa em kVAr, a soma dos dois representaria a potência total ou aparente.
Seguindo a mesma lógica, é importante manter os níveis de circulação de potência reativa nas instalações o mais baixo possível, para que permaneça mais espaço para a circulação de potência ativa. Desta forma, quanto mais próximos os valores de potência ativa e da potência total, a instalação de apresentará mais eficiente e com menos perdas.
Semicondutores e supercondutores
Supercondutores são materiais que, como o nome sugere, são condutores de eletricidade ideais, ou seja, não apresentam nenhuma resistência elétrica. Em geral pode-se obter um material supercondutor ao diminuir a temperatura de um material drasticamente. Os supercondutores apresentam aplicações em tecnologias que utilizam levitação magnética. (Trens bala por exemplo)
Semicondutores (como silício por exemplo) são materiais que conduzem eletricidade de acordo com as condições as quais os materiais são tratados. Esses materiais podem ou não conduzir de acordo com a necessidade de aplicação, por exemplo, as placas de circuitos integrados, usadas em computadores, são feitas de material semicondutor, uma parte recebe um tratamento químico e se torna apta a conduzir corrente elétrica, enquanto outra parte não conduz.
CIRCUITOS ELÉTRICOS
A palavra circuito nos remete a um caminho fechado onde o fim é também o começo. O termo circuito elétrico é explicado como sendo um ou mais caminhos fechados em que se percorre a corrente elétrica, simples assim como parece. Mas é necessário entender outros elementos presentes em um circuito elétrico.
Todo circuito elétrico funcional é composto por uma fonte de tensão, podendo ser uma tomada, uma bateria, uma pilha, uma associação de várias pilhas ou qualquer outra fonte onde haja uma diferença de potencial elétrico. O segundo elemento de um circuito é uma carga que irá consumir energia elétrica e transforma-la em energia utilizável para o ser humano, podendo ser uma lâmpada, um resistor, um motor etc. Por últimos condutores elétricos (cabos elétricos) que conduzam esta corrente elétrica entre a fonte que a produz e a carga que a consome.
Circuito elétrico
Para complementar o circuito, podem ser colocados adicionalmente componentes de controle e comando das cargas, como por exemplo um interruptor para ligar e desligar a lâmpada deste circuito.
Circuito série e paralelo.
O circuito descrito acima, configura um circuito simples de apenas uma carga, mas caso seja necessária a ligação de mais de uma carga estas podem ser configuradas de duas maneiras, a primeira em série e a segunda em paralelo.
Quando as cargas estão em série a corrente elétrica não terá nenhuma divisão pois somente haverá um caminho para que a mesma percorra. Caso as cargas estejam em paralelo, haverá um ponto no circuito onde a corrente elétrica irá ser dividida pois haverá mais de um caminho para ela percorrer. Veja a figura abaixo:
Existe ainda a possibilidade em que não haja carga e neste caso ocorre um curto circuito, como não haverá uma carga para consumir a corrente elétrica haverá um alto aquecimento instantâneo que provavelmente danificara a fonte de tensão.
Caso em um circuito existam mais que duas cargas haverá a possibilidade do circuito ser ligado de forma mista, tendo parte das cargas em série e parte das cargas em paralelo. O comportamento da corrente elétrica neste tipo de circuito dependerá da ligação naquele ponto, tendo momentos em que a corrente elétrica será dividida e em outros a mesma seguirá sem divisão.
Todo o circuito residencial é ligado em paralelo, pois queremos garantir que haja a mesma tensão em cada ponte de tomadas ou ponto de iluminação e somente a ligação em paralelo e que garante tensão igual em todos os pontos.
Trabalho energia e Fem
Se desejamos estabelecer uma corrente elétrica sobre um resistor R, devemos criar uma diferença de potencial entre os terminais de R. Um modo simples de se produzir tal efeito, seria conectar um dos terminais de R em uma esfera condutora descarregada e o outro terminal, em uma segunda esfera carregada negativamente. O problema principal deste procedimento é que a corrente ou fluxo de elétrons, de uma esfera para outra, será muito rápido, fazendo com que ambas esferas fiquem a um mesmo potencial. 
        Para manter uma corrente elétrica por um tempo mais longo, precisamos de ter uma "bomba de carga", isto é um aparelho que mantenha os terminais do resistor sob uma diferença de potencial V. Estes dispositivos, são chamados por fontes ou força eletromotrizes (Fem) e um dos mais comum é a bateria, veja Fig.1. 
        Discutiremos, agora, dois modos equivalentes de calcular a corrente em um circuito simples como o da Fig.1. Um destes métodos é baseado na conservação da energia e o outro no conceito de diferença de potencial elétrico. O circuito da Fig., contendo uma única malha, consiste apenas de uma bateria (Fem ) e uma resistência R, os quais estão conectados por fios condutores e sem resistência. No caso real as baterias têm uma resistência interna, representada aqui pela letra r.
        O processo de criação de uma corrente elétrica em um condutor, por aplicação de uma diferença de potencial entre os seus terminais, implica na realização de um trabalho para mover cada elétron na presença do campo elétrico E. Este trabalho é igual a;
 .                                                                        (1)
        Usando o princípio da conservação de energia, o trabalho realizado pela bateria deve ser igual a energia térmica dissipada no resistor, então:
                                                                                   (2)
Onde Re = R + r é a resistência equivalente do circuito. A equação (2) pode ser reescrita por;
 ,
Isto significa que, no processo de transferência provocado pela bateria,a fem  pode ser definida em termos da energia por unidade de carga. A quantidade Ri é a energia usado na movimentação das cargas no interior do condutor.
Gerador e Receptor elétrico
Na prática vale a pena entender que a energia elétrica não será totalmente transformada em outro tipo apenas, pois uma fração menor dessa energia irá se transformar em energia térmica devido a presença da resistência interna r e do efeito joule. Já a outra grande parte se transformará em outro tipo de energia que se queira obter.
A estrutura de um receptor elétrico é basicamente a mesma de um gerador elétrico com apenas uma diferença. Os receptores possuem polos trocados, ou seja, a corrente elétrica entra pelo polo positivo e sai pelo polo negativo. Em termos de análise de circuitos, os receptores podem ser entendidos como sendo um gerador de polos trocados.
É preciso entender de onde vem a energia elétrica que será transformada em outro tipo de energia. Sabe-se que os geradores transformam energia de qualquer tipo em energia elétrica para o circuito, logo essa energia elétrica que será transformada pelo receptor só poderá vim dos geradores. Então, uma conclusão importante pode ser tirada.
Os receptores só funcionam se estiver associado a eles um gerador que fornecerá a energia elétrica que será convertida em outra forma de energia.
Um esquema de associação de gerador, receptor está indicado abaixo.
Como os receptores possuem polos trocados em relação aos geradores, a diferença de potencial entre seus polos é denominada força contra eletromotriz. E então como nos geradores pode-se pensar na equação característica de um receptor elétrico.
Matematicamente a equação que rege esses elementos pode ser equacionada da forma:
U = E’ + r’.i
Onde: U = tensão elétrica
E’ = força contra eletromotriz
r’ = resistência interna do receptor
i = corrente elétrica
Diferença de potencial
Certamente já reparaste que é possível encontrar à venda vários tipos de pilhas ou baterias diferentes. Para além da diferença no tamanho, algumas delas apresentam diferença na "voltagem". Por exemplo:
Aquilo a que chamamos habitualmente de "voltagem" é a diferença de potencial (d.d.p.) da pilha ou bateria. Essa d.d.p. está relacionada com a energia que a pilha ou bateria transfere para as cargas eléctricas que vão percorrer o circuito.
A unidade SI para a d.d.p. é o Volt, cuja abreviatura é o símbolo V.
Podemos dizer então que a bateria de 12 Volt fornece mais energia às cargas eléctricas de um circuito do que a pilha de 1,5 Volt.
Como determinar a Diferença de Potencial
A d.d.p. de uma fonte de energia ou aos terminais de qualquer componente eléctrico em funcionamento pode ser determinada utilizando um Voltímetro.
Amperímetro e o voltímetro
Amperímetros e voltímetros são instrumentos utilizados para medir, nos circuitos, respectivamente, correntes e tensão elétrica. Por enquanto, não vamos descrever como são constituídos esses instrumentos nem explicar seu princípio de funcionamento.
Esses instrumentos possuem dois terminais (que permitem sua conexão a um circuito) e uma escala graduada (que indica o valor da corrente elétrica, no amperímetro; e da tensão elétrica, no voltímetro). Para medir o valor da corrente elétrica, o amperímetro deve ser conectado em série ao circuito.
O amperímetro é um instrumento que possui um circuito e, portanto, tem uma resistência elétrica. Quanto menor for essa resistência, melhor será seu desempenho, pois produzirá uma queda de tensão insignificante em comparação à dos resistores. Por essa razão, um amperímetro ideal teria resistência interna nula.
Os voltímetros medem a tensão aplicada a um elemento de um circuito. Para isso, devem ter seus terminais conectados em paralelo ao aparelho cuja voltagem pretende-se medir.
A resistência elétrica do circuito interno do voltímetro geralmente é alta para que a corrente que se estabelece nele seja insignificante comparada às outras do circuito. Assim, sua presença quase não altera a corrente elétrica do circuito. Um voltímetro ideal teria corrente elétrica nula em seu circuito interno.
Nas residências, poucos aparelhos são conectados em série (como alguns tipos de lâmpadas de árvores de Natal que você conhece). A ligação de fontes de energia elétrica em série, entretanto, é mais comum: lanternas, rádios e aparelhos de som a utilizam. Esse tipo de ligação proporciona uma tensão maior do que se utilizarmos somente uma fonte e é obtido quando o terminal negativo de uma fonte é conectado ao terminal positivo da seguinte.
Podemos também associar pilhas ou baterias em paralelo. Nesse caso, costuma-se ligar qualquer número de pilhas iguais em paralelo para obter-se maior duração de alimentação da fonte, mas a tensão total será a mesma que a fornecida por uma só pilha. 
Circuitos de malhas múltiplas
Quando um circuito possui ‘n’ malhas, as regras acima são aplicadas a (n-1) delas, arbitrariamente escolhidas. Da mesma forma, a lei dos nós é aplicada em (n-1) nós, arbitrariamente escolhidos.
Nas aplicações das regras acima, existem mais duas arbitrariedades importantes:
Arbitra-se o sentido em que cada malha será “percorrida”.
Arbitra-se o sentido da corrente em cada trecho do circuito. Se ao final determinada corrente tiver valor negativo, é porque o sentido correto é o contrário daquele arbitrado.
O circuito apresentado neste aplicativo tem três malhas e dois nós. Os valores das Fem podem ser variados, entre 1 e 10 V, e as resistências variam entre 1 e 10 ohms. Isso é feito simplesmente clicando nas extremidades de cada componente. Quando uma Fem atinge 1 V, o próximo clique no terminal negativo (azul) inverte seu sentido. Em cada ramo do circuito há um amperímetro, e um voltímetro é conectado em paralelo com cada resistor.
Use o aplicativo para treinar a solução de circuitos com mais de uma malha. Coloque arbitrariamente alguns valores nas Fem e nos resistores e verifique se a solução do circuito coincide com os valores medidos nos amperímetros e nos voltímetros. Lembre-se que um circuito com 3 malhas e 2 nós implica num sistema de 3 equações e 3 incógnitas. Como temos 3 correntes e 2 voltagens, pelo menos um desses deve ser conhecido.
Circuitos RC
 Resistores e capacitores são frequentemente encontrados juntos em circuitos elétricos. O exemplo mais simples desta combinação é mostrado na Fig. 1(a), o qual é comumente denominado por circuito RC. Quando a chave S é fechada, imediatamente inicia uma corrente que fluirá através do circuito. Elétrons fluirão do terminal negativo da fonte  através do resistor R e ficará acumulado na placa superior do capacitor C. Consequentemente a mesma quantidade de elétrons fluirá da placa inferior do capacitor deixando-a mais negativa. Neste caso, a carga nas placas do capacitor vai aumentando, em módulo, enquanto houver corrente elétrica no circuito. Este processo ocorrerá até que diferença de potencial entre as placas do capacitor fique igual a . Isto significa que a corrente elétrica deve diminuir com o tempo.
 
 Usando a lei de conservação da energia ou simplesmente levando em conta as quedas dos potenciais no circuito, este fenômeno pode ser explicado.
        Seja q a carga no capacitor e i a corrente no circuito e um dado instante após a chave ter sido ligada. As diferenças de potenciais entre os terminais do resistor e do capacitor podem ser escritas por;
                                                  (1) portanto,
                                                          (2)
Derivando ambos lados da equação acima em relação ao tempo e levando em conta que   é uma constante, temos que;
                                                                              (3)
Resolvendo esta equação diferencial ou integrando ambos lados de (3) com relação tempo, obtemos que
                                                                             (4)
onde io é a corrente máxima no circuito. Esta equação mostra que a corrente no circuito decresce rapidamente a zero a medidaque o tempo cresce. 
           Substituindo a equação (4) em (2) podemos determinar uma expressão a carga no capacitor em função do tempo. Assim,
        (5)
já que, por definição =Rio   e   C = Qmax é a carga máxima no capacitor. Assim eq.(5) pode ser reescrita como;
                                                                     (6)
 A equação (6) mostra que a carga no capacitor cresce rapidamente com o tempo, mas tem um valor limite que é igual a Qmax= C. A evolução temporal da corrente i (eq. 4) e da carga q (eq.6) está representada nos gráficos da Fig. 1(b) e 
 
No instante t = RC a corrente decresce de um fator igual a 1/e com relação ao seu valor inicial io. O produto RC é denominado tempo de relaxação do circuito. A meia-vida do circuito, tmv é o tempo gasto para a corrente decrescer até a metade do seu valor inicial ou para o capacitor adquirir a metade de sua carga final. Então para i = io/2, temos que
CONCLUSÃO
Este artigo apresentou os conceitos básicos para eletricidade. Entender tais conceitos é fundamental para o desenvolvimento das habilidades na área de física. A partir desse ponto conseguimos evoluir para a análise de cada seção, entendo a influência de cada um desses pontos.
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