Aula 1 - Corrente Elétrica

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Complexo Educacional – FMU 
Departamento de Engenharia 
 
DOCENTES: Prof.ª ANNE E Prof.ª JULIA 
1. CONCEITOS DE CARGAS ELÉTRICAS E DEFINIÇÃO DE CORRENTE ELÉTRICA 
As cargas elétricas localizam-se no átomo, este é constituído segundo Rutherford-Bohr assim: 
Núcleo: próton (carga positiva) e nêutron (carga neutra) 
Eletrosfera: elétron (carga negativa) 
O átomo é eletricamente neutro quando possui cargas iguais de elétrons e de prótons. Em Química, percebemos que há 
situações em que os átomos não estão neutros, logo, a: 
 Átomo (ou molécula) tem número excedente de elétrons é denominado ânion ou íon negativo 
 Átomo (ou molécula) tem número excedente de prótons é denominado cátion ou íon positivo 
A medida da carga de cada partícula é de 1,6.10-19 C , a carga elétrica elementar e foi medida por Robert Millikan em 1909, 
através de um experimento conhecido como “a gota de óleo de Millikan”, que era físico e norte-americano. 
Assim, a carga do próton é expressa por +1,6.10-19 C e do elétron é -1,6.10-19 C. No SI, a unidade dessa carga elétrica é 
denominada coulomb (C ), em homenagem ao físico francês Charles Augustin de Coulomb, que mediu as forças de interação 
elétrica entre corpos carregados. 
Como a quantidade de carga de 1C é uma grande quantidade de cargas elementares, normalmente usamos submúltiplos da 
unidade coulomb. 
1mC = 10-3 = milicoulomb 
1µC = 10-6 = mcroicoulomb 
1nC = 10-9 = nanocoulomb 
1pC = 10-12 = picocoulomb 
Uma propriedade das cargas elétricas é que elas são quantizadas, ou seja, a carga Q de qualquer corpo, com um número n 
de prótons ou excedentes, é um múltiplo inteiro da carga elementar e, ou seja, Q = n.e 
Processos de eletrização: 
a) Eletrização por atrito 
b) Eletrização por indução 
c) Eletrização por contato 
Processos de Eletrização em Equipamentos do cotidiano 
a) Efeito Piezoelétrico: compressão de cristais gera uma faísca que causa a combustão. Cristais piezoelétrico = cristais de 
quartzo, turmalinas, sais de Rochelle.Exemplo: acendedor de fogão (“magiclick”) 
b) Fotoelétricidade: alguns materiais podem ter seus elétrons mais superficiais “arrancados” quando exposto a luz, 
tornando-se assim eletrizados. Exemplo: baterias solares 
c) Eletroquímica: pilhas, baterias e peixes elétricos produzem cargas a partir da reação química entre diferentes 
substâncias. Exemplo: bateria de carro. 
 
 
 
Fio Terra: neutraliza tanto corpos carregados negativamente quanto positivamente. O que muda é o sentido da carga. 
Corrente Elétrica: é o deslocamento de uma certa quantidade de carga de um local para o outro, em movimento ordenado e 
em determinado intervalo de tempo. 
Raio: Fluxo de cargas elétricas (elétrons) entre nuvens ou entre uma nuvem e o solo, pelo ar. 
Oxirredução: reação química que acontece no interior das pilhas, produzindo um fluxo de cargas elétricas entre dois metais 
(eletrodos). 
Lâmpada: para emissão de luz, faz-se passar um fluxo de cargas elétricas (elétrons) no interior do filamento da lâmpada. 
A intensidade da corrente elétrica é simbolizada pela letra i , e seu valor é obtido pela razão entre a quantidade de carga Q 
efetiva e o intervalo de tempo Δt. 
 𝑖 =
𝑄
 Δt
 [A] 
Tipos de Corrente Elétrica 
a) Corrente Contínua (CC ou DC): fluxo de cargas em um único sentido; corrente produzida por pilhas, baterias e etc. 
b) Corrente Alternada (CA ou AC): fluxo oscilante de cargas, ora movimentando-se em um sentido, ora em outro é 
fornecida pelas usinas geradoras de energia elétrica para as residências e industrias. No Brasil a corrente alternada 
ocorre 60 vezes a cada segundo originando uma corrente alternada de 60 Hz. 
Problemas: 
1. Encontre, em C, a carga elétrica de um íon de cobre que perde 8 elétrons numa eletrização. 
2. Quando uma lâmpada é acesa, 400 trilhões de elétrons atravessam seu filamento em 20 microssegundos. Sabendo-se 
que a carga de cada elétron é de 1,6.10-19 C, determine a intensidade da corrente elétrica através desse filamento. 
3. Na eletrólise a que é submetida uma solução aquosa de cloreto de sódio (NaCl), 500 bilhões de íons positivos de Na+ se 
dirigem para o catodo, enquanto outros 500 bilhões de íons negativos de Cl- se dirigem para o ânodo em 0,50 
segundos. Considerando a carga de cada íon de 1,6.10-19 C, determine a intensidade da corrente elétrica através da 
solução. 
 
Respostas: 
1. Q = 1,28.10-18C 
2. i = 3,2 A 
3. i = 3,2.10-7 A 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Problemas de Aplicação 
 
1. O fio condutor é percorrido por uma corrente de 10 A. Calcule a carga que passa através de uma secção transversal em 
1 minuto. 
2. Um motor elétrico é atravessado por 2.1020 elétrons em 4 s. Determine a intensidade da corrente que passa pelo 
motor. 
3. Um bateria de automóvel completamente carregada libera 1,3.105 coulombs de carga. Determine, aproximadamente, o 
tempo em horas que uma lâmpada, ligada nessa bateria, ficará acesa, sabendo que necessita de uma corrente 
constante de 2,0 A para ficar em regime normal de funcionamento. 
4. Mediante estímulo, 2.105 íons de K+ atravessam a membrana de uma célula nervosa em 1,0 milissegundo. Calcule a 
intensidade dessa corrente elétrica, sabendo que a carga elementar é de 1,6.10-19 C. 
5. Qual é o valor da corrente elétrica de uma descarga elétrica durante uma tempestade? Estima-se que 1,5.1023 elétrons 
se desloquem das nuvens em direção ao solo em 0,80 segundos. 
6. Alguns equipamentos muito sensíveis são percorridos por correntes muito pequenas, da ordem de microampère. 
Determine a ordem de grandeza da carga que passa através desses equipamentos por segundo. Qual o número de 
elétrons nesse caso? 
7. Num chuveiro elétrico, aparece a inscrição 25 A. Sabendo-se que seu interior é constituído basicamente por um fio 
metálico enrolado onde há circulação de elétrons de condução, calcule a quantidade de carga e o número de elétrons 
livres que passam por ele durante um banho de 20 minutos. 
8. Calcule a quantidade de corrente elétrica em um fio condutor de cobre, sabendo que uma carga de 48 C atravessa a 
secção transversal do fio em 6 segundos. 
9. Um condutor metálico é percorrido por uma corrente elétrica contínua e constante de 10 A. Determine a carga elétrica 
e o número de elétrons que atravessam a seção transversal do fio condutor em 20 segundos. 
10. Uma seção transversal de um condutor é atravessada por um fluxo contínuo de carga de 6 C por minuto, calcule a 
corrente elétrica em amperes. 
 
 
Respostas: 
 
1. 600 C 
2. 8 A 
3. Aproximadamente 18 horas 
4. 3,2.10-11 A 
5. 30 kA 
6. 10-6 C; 0,625.1013 elétrons 
7. 30 000 C; 1,9.1023 elétrons 
8. 8 A 
9. 200 C; 1,25.1021 elétrons 
10. 0,1 A 
 
 
 
 
 
 
 
 
2. Lei de Ohm, Resistência Elétrica 
Receptores: são aparatos que recebem e convertem a energia elétrica m outras formas, como luminosa, mecânica e 
térmica. Todo receptor oferece alguma dificuldade à passagem da corrente elétrica, porém, em alguns equipamentos essa 
resistência é maior do que os outros. A corrente elétrica num condutor ocorre quando a resistência imposta para o trânsito 
das cargas negativas, maior o número de colisões entre elas. A energia das colisões é convertida em calor causando o 
aquecimento da fiação, esse fenômeno é denominado efeito joule ou aquecimento térmico da corrente. 
O físico alemão Georg Ohm descobriu experimentalmente que a resistência elétrica R oferecida por um fio condutor à 
passagem de corrente poderia ser relacionada as seguintes características: 
 Comprimento do fio condutor (L): quanto maior a extensão do fio, maior é o caminho a ser percorrido pela 
corrente e, portanto, maior a resistência elétrica 
 Espessura do fio condutor (A): representada pela seção transversal do fio. Quanto mais grosso é o fio, mais 
facilmente a corrente pode circular, portanto, a resistência é menor 
 Material do fio condutor (ρ):alguns materiais conduzem cargas elétricas com mais eficiência que outros. Essa 
característica é denominada resistividade ρ 
Matematicamente, temos que a resistência R ao fluxo das cargas é diretamente proporcional ao comprimento L do fio e 
inversamente proporcional a sua espessura A. Utilizando uma constante de proporcionalidade adequada para cada tipo de 
material, essa proporção pode ser escrita como uma igualdade. A constante nesse caso é a resistividade: 
𝑅 = 𝜌
𝐿
𝐴
 [Ω] 
Essa equação é denominada 2ª Lei de Ohm. A unidade de medida da resistência elétrica é denominada ohm e é 
representada pela letra grega ômega maiúscula, Ω. 
 
 
 
 
Exemplo de Aplicação: 
1. Um cilindro reto de latão, cuja resistividade vale 8,0.10-8 Ωm, tem área de seção transversal 2,0 mm2. Se a 
geratriz do cilindro medir 2,0 cm, qual será em Ω, sua resistência? Resposta: 8,0.10-4Ω. 
 
 
Resistência Elétrica e a 1ªLei de Ohm 
Os resistores são caracterizados por uma grandeza física que mede a oposição, oferecida pelas partículas que os 
constituem, à passagem da corrente elétrica. Portanto, define-se resistência elétrica R do resistor o quociente da 
tensão U entre seus terminais pela corrente i que o atravessa. 
𝑅 = 
𝑈
𝑖
 [Ω] 
Estudando a corrente elétrica que percorre um resistor, Georg Ohm determinou, experimentalmente, que a 
resistência R é constante para determinados tipos de condutores. 
Logo: U = R. i [V] 
 
 
Exemplos de Aplicação: 
1. Um resistor sob tensão de 80 V é percorrido por uma corrente de 5 A. Calcular a resistência elétrica desse 
resistor. 
2. Sabendo que a intensidade da corrente que passa por um resistor de resistência 4Ω é de 8 A, calcule a tensão 
entre os terminais desse resistor. 
3. Uma serpentina de aquecimento, ligada a uma linha de 110 V, consome 5 A. Determine a resistência dessa 
serpentina. 
 
Respostas: 
1. 16Ω 
2. 32 V 
3. 22Ω 
 
 
 
 
 
 
 
Problemas de Aplicação 
 
1. A resistividade do cobre é 1,7.10-8Ωm. Ache a resistência de um fio de cobre de 4m de comprimento e 
0,04cm2 de área de seção transversal. 
2. Um fio de ferro de comprimento 2m tem resistência 5Ω.Sabendo que a resistividade elétrica do ferro é de 
10,0.10-8Ωm, determine a área de sua seção transversal. 
3. A resistência elétrica de um fio de 300 m de comprimento e de 0,3 cm de diâmetro é de 12Ω.Determine a 
resistência elétrica de um fio de mesmo material com diâmetro de 0,6 cm e comprimento 150m. 
4. Um condutor de cobre possui 4,0m de comprimento e 8,0 mm2 de área de seção transversal. Sendo a 
resistividade do cobre ρ=1,70.10-8Ωm, determine: 
a) A resistência do condutor; 
b) A ddp nos terminais do fio condutor, quando é percorrido pela corrente elétrica i=20 A . 
5. Calcular o comprimento de um fio de alumínio cujo diâmetro é 4 cm e a resistência elétrica é R = 10Ω. 
Dado:ρAl = 2,7.10-6Ωm 
6. Um resistor ôhmico , em forma de cilindro reto, feito de tungstênio (ρ=4,8.10-3Ωm), apresenta comprimento 
de 16 cm e 0,0028Ω de resistência. Determine, em m2, a área de sua seção transversal. 
7. Um resistor ôhmico tem resistência elétrica de 400Ω. Seu formato é cilíndrico de 1,6 cm de geratriz e 
2,0mm2 de área transversal. Determine a resistividade de que é feito seu material. 
8. Um fio de cobre (ρ=1,7.10-8 Ωm) apresentando 1,0 mm2 de área transversal em sua forma de cilindro, com 
resistência de 85Ω, é considerado um resistor ôhmico. Qual o seu comprimento? 
 
 
Respostas: 
1. 1,7.10-2 Ω 
2. 4.10-8 m2 
3. 1,5 Ω 
4. a) 8,5.10-3Ω b) 1,7.10-1 V 
5. Aproximadamente 4600m ou 4,6 km 
6. 27,42.10-2 m2 
7. 5,0.10-2Ωm 
8. 5000m = 5 km