05. eletrodinamica corrente eletrica parte 1

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Eletrodinâmica
Corrente Elétrica – Parte 1
Prof. Marcelo Cury
2
CORRENTE CONVENCIONAL
Um metal é constituído de elétrons livres que se movimentam
aleatoriamente:
e
-
e
-
e
-
e
-
e
-
e
-
e
-
e
- e
-
e
-e
-
e
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-
e
- e
-
e
- e
-
e
-
e
-e
-e
-
e
-
e
-e
-e
-
Vamos aplicar um campo elétrico no condutor. Todas as cargas
negativas sofrerão força elétrica em sentido contrário ao
campo:
F
F
F
F
F
F
F
E
3
Devido à ação do campo elétrico todos os elétrons livres se
movimentarão ordenadamente:
e
-e
-
e
-
e
-
e
- e
-
e
-
e
-e
-
e
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e
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e
-
e
-
e
-
e
- e
-
e
-
Essa movimentação ordenada de cargas é chamada de corrente
elétrica.
e-
4
Vamos estabelecer um campo elétrico numa solução de NaCl. O
sal da origem a íons positivos (Na+) e negativos(Cl-):
+ -E
+
_
+
_
+
_
+
_
+
_
+
_
+
_
O campo elétrico ordena tanto a
movimentação de íons positivos
quanto a de íons negativos.
Experimentalmente sabemos que
esses movimentos são
equivalentes.
5
Escolhemos o sentido da corrente como sendo o sentido com
que se movimentam cargas positivas, mesmo quando não existir
o movimento real de cargas positivas. Essa corrente é chamada
de corrente convencional.
e
-e
-
e
-
e
-
e
- e
-
e
-
e
-e
-
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-
e
-
e
-
e
-
e
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e
-
e
- e
-
e
-
Corrente convencional
Corrente Real
e-
6
+ -E
+
_
+
_
+
_
+
_
+
_
+
_
+
_
Corrente Real
Corrente convencional
7
e
-
e
-
e
-
t0t
e
-
e
-
e
-
e
-
e
-
e
-
e
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e
-
e
-
e
-
e
-
e
-
e
-
e
-
e
-
e
-
e
-
Q
Chamamos de intensidade de corrente elétrica (i) relação entre
a quantidade de carga que passa por uma secção reta de um
condutor, pelo tempo gasto:
i = 
Q
 t
Unidade : C/s = Ampere
8
CIRCUITO SIMPLES
Vamos ligar um fio aos polos de uma pilha:
Como existe ddp entre os polos da
pilha, esta voltagem será
estabelecida nas extremidades do fio
e um campo elétrico será
aplicado no fio. As cargas livres no
fio entrarão em movimento. O
sentido convencional será o do
movimento de cargas positivas.
+ -
+
+ +
+
++ +
+
+ +
+
+ +
+ +
+ +
+
+
+ +
+
++ +
+
+ +
+
+ +
+ +
+ +
+
i
i
i
i
9
RESISTÊNCIA ELÉTRICA
Vamos ligar uma lâmpada a uma mesma pilha através de um fio
de cobre e outro de níquel-cromo:
+ -
cobre
+ -
Níquel
-cromo
10
O fio de níquel-cromo oferece maior oposição à movimentação
das cargas. Ele apresenta maior resistência. A resistência
elétrica de um material é a ddp aplicada ao material pela
corrente que o percorre:
R = 
V 
i
Unidade: Volt/Ampere = Ohm (W)
Quanto maior a resistência de um material, maior a oposição
que ele oferece à movimentação de cargas através dele.
Quando um condutor apresenta resistência elétrica ele é
chamado de resistor ou resistência.
11
O fio abaixo é constituído de um certo material, apresentado
um comprimento L e área de secção reta A:
L
A
Sua resistência é dada por:
R =
r . L
A
Onde R é uma constante típica do
material, chamada de resistividade
elétrica.
Quando uma substância apresenta grande resistividade, ela é
má condutora.
12
LEI DE OHM
Para muitos condutores (principalmente metais), o valor da
resistência é constante, não dependendo da ddp aplicada:
+ -
6 V cobre
i
i
i
i
cobre
+ -
12 V
2i
2i
2i
2i
13
O cobre apresentou resistência constante, pois ao dobrarmos a
ddp a corrente que o percorreu dobrou.
Em circuitos elétricos uma resistência é simbolizada por:
ou R
R
V = R . iR = 
V
i
ou 
14
ASSOCIAÇÃO DE RESISTÊNCIAS 
A) Em série:
i
Como carga elétrica não é destruída, a mesma corrente que chega
em B chegará em C e D. Assim, resistências diferentes ligadas em
série, são percorridas pela mesma corrente.
R1 R2 R3
+ -
A B DC
R1 R2

V
15
Da definição de resistência teremos: 
V = R . i. Vamos chamar de V1 , V2 e V3 as ddp’s nas resistências
R1, R2 e R3. Assim:
V1 = R1 . i V2 = R2 . i V3 = R3 . i
Na maior resistência as cargas sofrerão a maior queda de
potencial (maior perda de energia).
R1 R2 R3
+ -
A B DC
R1 R2
i

V
16
-+
R1
R2
R3A B
V
B) Em paralelo:
i
i
i3
i1
i2
i1
i2
i3 i
i
Como as três resistências
estão ligadas aos pontos
A e B, elas receberão a
mesma ddp.
Da definição de resistência: i = 
V
R
i1 = 
V
R1
i2 = 
V
R2
i3 = 
V
R3
A resistência de menor valor será percorrida pela maior corrente.
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C) RESISTÊNCIA EQUIVALENTE:
A resistência equivalente é uma única resistência que
substitui várias resistências de um circuito.
+ -
i
R equivalente
V
R1 R2 R3
+ -
A B DC
R1 R2
i
V
18
Num circuito em série, a resistência equivalente é a soma das
resistências:
Requivalente = R1 + R2 + R3
Num circuito em série, quanto maior o número de resistências,
maior será a resistência equivalente e menor a corrente que
passa no circuito.
19
Num circuito em paralelo o
inverso da resistência
equivalente é igual à soma dos
inversos de cada resistência:
=
Requivalente
1
R1
1
R2
1
R3
1
+ +
Numa ligação em paralelo, quanto maior o número de
resistências, menor a resistência equivalente e maior será a
corrente no circuito.
-+
R1
R2
R3A B
V