Fenómenos eléctricos L

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Fenómenos eléctricos. 
Fenómenos eléctricos são um objecto importante de estudo em física, é o estudo da eletricidade, analisa o comportamento da carga eléctrica tanto estática quanto em movimento, analisa as leis que regem a eletricidade e sua aplicação serve para resolver problemas, melhorar a qualidade de vida, etc. como veremos mais tarde nesta entrada. 
Como tantos fenómenos naturais, a eletricidade foi muito antes do advento da física. Primeiro foi um pequeno (e possivelmente inadvertido) conjunto de fatos desinsgnitados incontínuos. Em seguida, o interesse de alguns (quase sempre gregos) resultou nos primeiros relatos onde os nomes surgiram. Então a eletricidade tinha uma entidade, e muitos fenómenos foram colunados após este nome... O início dos tempos científicos deu um novo impulso ao assunto. O salto qualitativo foi grande, movendo-se para uma nova instância de conhecimento. Além de descrevê-lo foi destinado a entender. Desvendar as leis escondidas na fenomenologia. E é aí que estamos. Acreditamos humildemente que a compreensão da eletricidade está no caminho certo, embora a ciência bem compreendida sempre se reserve o direito à dúvida (é por isso que é sério). Talvez o principal resseguro do conhecimento sobre eletricidade seja a tecnologia que deriva dela. O leitor poderá produzir uma lista de exemplos que lhe são familiares, portanto, não será necessária tal enumeração aqui. No entanto, é interessante enfatizar que o caminho do conhecimento é bastante semelhante, seja qual for a fenomenologia que você quer entender. Portanto, essa pequena introdução vale um olhar global, para o que foi (e permanece) desenvolvimento científico. Ocorrem com a presença de carga eléctrica, estatética ou dinamicamente; todos os corpos são compostos de átomos, estes ao mesmo tempo por elétrons, prótons e neutrões. Elétrons são partículas subatómicas carregadas negativamente e prótons carregados positivamente. Um fenómeno eléctrico pode ocorrer, por exemplo, quando os elétrons fluem através de material condutor. 
Fenómenos eléctricos são estudados pela física; electrostáticas estudam cargas de repouso ou estáticas e electrodinâmica em cargas móveis, ou seja, quando os elétrons fluem através de um condutor. 
Exemplos de fenómenos eléctricos
Os raios.- Um fenómeno eléctrico que é causado por um choque eléctrico entre as nuvens e a terra. 
Este é um choque eléctrico dentro das nuvens. 
O campo magnético da Terra. Fenómeno electromagnético causado pelo movimento de massas de ferro fundido no núcleo da Terra. 
Electrização.- Processo pelo qual um corpo ganha ou perde elétrons, existem várias maneiras pelas quais esse fenómeno acontece, por exemplo, esfregando, indução, contacto, etc. 
Resistência eléctrica.- Esse fenómeno ocorre em materiais, basicamente refere-se à dificuldade ou facilidade com que os elétrons se movem em um determinado material; materiais condutores têm menor resistência e materiais não condutores têm alta resistência eléctrica. 
Capacidade eléctrica.- Capacidade de um material para armazenar ou manter uma carga eléctrica. 
Conceitos fundamentais sobre fenómenos eléctricos
O que é eletricidade
Eletricidade é a energia produzida pelos elétrons quando são submetidas a forças que os fazem fluir através de um condutor eléctrico, ou seja, a energia produzida pelo movimento dos elétrons. 
A eletricidade é considerada uma forma de energia secundária, pois é obtida a partir de fontes primárias encontradas na natureza, como energia: hidráulica, solar, eólica, etc. 
O que é carregamento eléctrico
A carga eléctrica é uma propriedade intrínseca que os materiais possuem, graças a esta propriedade, tanto elétrons quanto prótons interagem e experimentam forças de atracção e repulsa. Diz-se que um corpo tem uma carga negativa quando tem mais elétrons do que prótons e positivo quando o corpo tem mais prótons do que elétrons. 
O que é corrente eléctrica
É referida como corrente eléctrica ao fluxo de partículas carregadas, de forma ordenada e com uma certa direcção. A intensidade da corrente eléctrica é medida em Ampere e é basicamente a quantidade de carga que passa pela seção de um condutor eléctrico por unidade de tempo. 
Tipos de eletricidade
Podemos considerar vários critérios para classificar a eletricidade, neste caso vamos nomear eletricidade estática e dinâmica, vamos ver: 
Estático
A eletricidade estática está presente nos corpos, manifesta-se de várias formas, uma forma particular é quando dois materiais são atraídos ou repelidos pela acção das cargas eléctricas que possuem. 
Dinâmico
Este tipo de eletricidade é objecto de estudo de electrodinâmica, basicamente é carga eléctrica em movimento, ou seja, fluxo de energia eléctrica através de um condutor eléctrico. 
Como a eletricidade é gerada
Há muitas maneiras de produzir energia eléctrica, a maneira mais conhecida de obter energia eléctrica é empregar um gerador eléctrico. O lançamento de um gerador eléctrico requer um sistema de máquinas que conduz o gerador através de movimento de rotação de alta velocidade, de modo que o gerador finalmente forneça energia eléctrica transportável e utilizável para várias necessidades. 
Entre as usinas de geração de energia podemos mencionar: 
• Usinas hidreléctricas 
• Usinas eólicas 
• Usinas nucleares 
Transformando a eletricidade em outro tipo de energia
Vamos pensar, a eletricidade obtida através de usinas ou usinas como tal, não resolve directamente os problemas que queremos resolver, precisamos necessariamente transformar essa energia para que possamos nos beneficiar de suas virtudes. 
A energia eléctrica é transformada em várias formas de energia, dependendo do objectivo para o qual é utilizada; Por exemplo: 
• Transforma-se em energia luminosa quando usada para ligar um holofote. 
• Em energia mecânica quando usado para dirigir um motor eléctrico. 
• Outra forma de energia será o calor, por exemplo, em um chuveiro quente. 
Para viabilizar o aproveitamento da energia eléctrica, o homem criou inúmeros dispositivos, máquinas que nos ajudam a realizar nossas actividades. 
Aplicações eléctricas
A eletricidade é utilizada em grande parte das actividades que realizamos hoje, bem como nos dispositivos e máquinas que usamos para realizar tais actividades. 
Transporte
A eletricidade está presente nos sistemas de transporte aéreo, terrestre e marítimo; desde sistemas eléctricos em carros, veículos menores, até barcos, navios, navios de cruzeiro, etc. a aeronaves, e inúmeros veículos de transporte aéreo fazem uso de eletricidade para manter alguns componentes funcionando. 
Clima
A eletricidade também é usada para adaptar as condições climáticas em um determinado espaço, através de vários sistemas, métodos e equipamentos, a eletricidade ajuda a aumentar a temperatura em locais frios, bem como diminuir a temperatura em locais quentes, tudo de acordo com as necessidades. 
Iluminação
Desde iluminação pública, pistes, avenidas, instalações até iluminação residencial, centros comerciais, etc. Para isso, eles fazem uso de: lâmpadas, fluorescentes, lâmpadas, etc. 
Telecomunicações
Todos os equipamentos de telecomunicação funcionam graças à eletricidade, desde os smartphones que transportamos até as instalações que facilitam a conectividade e a mensagem a longas distâncias. 
Máquinas eléctricas
A fabricação, produção, processamento, fabricação de todos os objectos que possam existir é em grande parte o produto do uso de energia eléctrica para colocar em operação todo um sistema de máquinas eléctricas. 
Intensidade da corrente eléctrica 
Considere um condutor metálico de secção transversal S, sendo percorrido por uma corrente eléctrica. 
Suponha que, num intervalo de tempo t, pela secção transversal S passe uma quantidade de carga Q, em módulo. 
Define-se como intensidade da corrente eléctrica i a relação: 
A quantidade de carga Q é dada pelo produto do número n de elétrons pela carga do eléctron. 
Em homenagem ao físico e matemático francês André Marie Ampère (1775-1836), a unidade de corrente eléctrica, no SI, é o ampère(A). 
É comum o emprego de submúltiplos do ampère: o miliampère (mA) e o micro-ampère (A) 
1 mA = 10-3 A 
1 µA = 10-3 A 
Observações: 
É importante lembrar que, nos condutores iónicos, tanto os cátions que possuem cargas positivas, como os ânions que possuem cargas negativas, também fazem parte das correstes eléctricas. Para poder descobrir o valor total Q, que representa a quantidade de carga eléctrica que passa por uma secção transversal de um condutor, em um determinado intervalo de tempo delta t, basta fazer a soma de todos os valores totais das cargas dos cátions e ânions: 
Resistência Elétrica
Resistência Elétrica (R ou r) é a capacidade de um condutor se opor e dificultar a passagem da corrente elétrica. Isto é conseguido através de resistores que transformam a energia elétrica em energia térmica.
Fórmula
A resistência elétrica é medida em ohms (Ω). Seu cálculo é feito através da seguinte fórmula, que corresponde à primeira Lei de Ohm:
o mesmo que
R = resistência elétrica
U = diferença de potencial (ddp)
I = intensidade da corrente elétrica
Primeira Lei de Ohm
A primeira lei de ohm diz que um condutor mantido a uma temperatura constante terá uma intensidade elétrica (I) proporcional à diferença de potencial (U).
Disto resulta a resistência elétrica também constante (R), ou seja, a corrente elétrica é proporcional à diferença de potencial que está sendo aplicada.
Se a diferença de potencial elétrico (ddp) - o mesmo que voltagem - for baixa, a tendência é que a corrente elétrica seja baixa também. Se a ddp for alta, a corrente elétrica provavelmente será alta.
Veja também: Tensão Elétrica
E a Resistividade?
Resistência e Resistividade são coisas diferentes. A resistência está associada ao corpo, enquanto a resistividade, por sua vez, se relaciona com o material de que é feito esse corpo.
Um fio de metal é um corpo (fio) feito do material cobre (metal).
Segunda Lei de Ohm
O físico alemão Georg Ohm encontrou a segunda lei de ohm. Segundo essa lei, a resistência elétrica e a resistividade variam conforme o comprimento e a largura, e também conforme o material dos condutores. Sua fórmula é:
R = resistência elétrica
ρ = resistividade
L = comprimento
A = Área
Por isso, é importante frisar que enquanto o corpo concorre para a resistência, o material de que é feito esse corpo concorre para a resistividade.
Um corpo mais comprido tem menos corrente elétrica, ao passo que um corpo menos comprido tem provavelmente mais corrente elétrica.
Resistores
Os resistores são dispositivos eletrônicos que, limitando a intensidade, conseguem resistir à corrente elétrica. Assim, ela pode transformar energia elétrica em energia térmica, fenômeno que recebe o nome de efeito joule.
Assim, os resistores são colocados em aparelhos elétricos com a finalidade de aumentar a resistência elétrica. É o caso dos chuveiros, em que a regulagem para frio e quente nada mais é do que a ativação ou não da resistência.
Se pretendemos água fria os resistores tem de trabalhar para limitar a sua intensidade de calor, ou seja, sua energia térmica.
Exercício Resolvido
Um fio condutor apresenta uma intensidade de corrente igual a 1,8 A (amperes), enquanto a resistência é de 45 Ω. Calcule a ddp.
Ver Resposta
R = U * I
45 Ω = U * 1,8
U = 45 Ω * 1,8
U = 81 V
A diferença de potencial (ddp) é de 81 Volts.
Corrente Elétrica
A corrente elétrica designa o movimento ordenado de cargas elétricas (partículas eletrizadas chamadas de íons ou elétrons) dentro de um sistema condutor.
Esse sistema apresenta uma diferença de potencial elétrico (ddp) ou tensão elétrica.
A corrente elétrica que transita nos resistores pode transformar energia elétrica em energia térmica (calor), num fenômeno conhecido como Efeito Joule.
A resistência de um fio condutor facilita ou dificulta a passagem da corrente elétrica, sendo calculada através da fórmula da Primeira Lei de Ohm (R=U/I).
Os aparelhos eletrônicos, pilhas e baterias, apresentam o polo negativo e o polo positivo. Isso explica a diferença de potencial (ddp) presente no circuito de cada um deles.
Observe que o sentido da corrente elétrica é caracterizado de duas maneiras. Uma delas é a “corrente elétrica real”, ou seja, aquela que possui o sentido do movimento dos elétrons.
A outra maneira é a “corrente elétrica convencional”, cujo sentido é contrário ao movimento dos elétrons e é marcada pelo movimento das cargas elétricas positivas.
No Sistema Internacional de Unidades (SI), a intensidade da corrente elétrica é medida em Ampère (A), a resistência em Ohm (Ω) e a tensão elétrica (ddp) é medida em Volts (V).
Leia também Efeito Joule e Leis de Kirchhoff.
Condutores Elétricos
Os condutores elétricos são materiais que permitem a movimentação dos elétrons, ou seja, a passagem da corrente elétrica. Um material é considerado um condutor elétrico dependendo da diferença de potencial ao qual ele está submetido.
Os melhores condutores elétricos são os metais, por outro lado, os materiais que dificultam a movimentação dos elétrons são chamados de isolantes. São exemplos madeira, plástico e papel.
Há três tipos de condutores:
· Sólidos - caracterizado pelo movimento dos elétrons livres;
· Líquidos - movimento de cargas positivas e negativas;
· Gasosos - movimento de cátions e ânions.
Veja também: Condutores e Isolantes 
Tipos de Corrente Elétrica
· Corrente Contínua (CC): possui sentido e intensidade constantes, ou seja, apresenta diferença de potencial (ddp) contínua, gerada por pilhas e as baterias.
· Corrente Alternada (CA): possui sentido e intensidade variados, ou seja, apresenta diferença de potencial (ddp) é alternada, gerada pelas usinas.
Veja também: Campo Elétrico 
Tensão Elétrica
A tensão elétrica, também chamada de diferença de potencial (ddp), caracteriza a diferencial do potencial elétrico de dois pontos num condutor. É, portanto, a força decorrente da movimentação dos elétrons em determinado circuito.
No sistema Internacional (SI), a tensão elétrica é medida em Volts (V). Para calcular a tensão elétrica de um circuito elétrico, utiliza-se a expressão:
Onde,
U= Tensão elétrica (V)
R = Resistência (Ω)
i= Intensidade da corrente (A)
Veja também: Potencial Elétrico 
Intensidade da Corrente Elétrica
A intensidade da corrente elétrica, representada pela letra ‘i’, designa a quantidade de carga elétrica (Q) que atravessa um condutor em determinado intervalo de tempo (Δt).
No sistema internacional sua unidade de medida é o Ampère (A), sendo calculada através da seguinte expressão:
Onde,
I: intensidade da corrente (A)
Q: carga elétrica (C)
Δt: intervalo de tempo (s)
Veja também: Carga Elétrica 
Energia Elétrica
A energia elétrica é produzida a partir do potencial elétrico de dois pontos de um condutor. Dessa forma, Para calcular a energia elétrica utiliza-se a equação:
Eel = P . ∆t
Onde:
Eel: energia elétrica (kWh)
P: potência (kW)
∆t: variação do tempo (h)
Exercício resolvido
Pela secção de um condutor de eletricidade passam 15 Coulomb (C) a cada minuto. Qual a intensidade da corrente eléctrica, em ampères (A), desse condutor?
Ver Resposta:
Para resolver esse problema, basta utilizar a fórmula da intensidade eléctrica:
I =Q/Δt
I = 15/60
I = 0,25 A
Logo, a intensidade da corrente eléctrica desse condutor é de 0,25 A.
Física Aplicada à Biologia
Fenômenos Elétricos
A palavra elétron é de origem grega e significa âmbar. Na Grécia an tiga já tinha sido
registrado que um pedaço de âmbar podia atrair pequenos pedaços de palha. Os filósofos gregos
também sabiam que alguns materiais, como a magnetita, atraía m ferro.
Carga Elétrica
Todos os objetos possuem uma quantidade imensa de cargas elétricas.
A menor quantidade de carga existente na natureza possui o valor de
1,6×10−19 C
, o qual,
com o sinal negativo é a carga do elétron (
−1,6 ×10−19 C
), e com sinal positivo é a carga do
próton (
1,6 ×10−19 C
). Unidade de carga eléctrica no SI: 1 coulomb = 1 C.
Há portanto dois tipos diferentes de cargas eléctricas:cargas positivas e cargas negativas. As cargas de mesmo sinal se repelem, e as cargas de sinais contrários se atraem. Ou, de maneira mais
geral, as cargas de mesmo tipo se repelem, e as cargas de tipos diferentes se atra em.
Na maioria dos casos, em nosso cotidiano, os objectos estão electricamente neutros, situação
Também chamada de equilíbrio electrostático, ou seja a, macros copticamente, a mesma quantidade de cargas positivas e negativas nos objectos.
Na figura acima, mostra-se u ma sequência em que ocorre eletrização por indução, se m 
contato entre o objeto que produz a indução (bastão) e os corpos eletrizados (esferas).
Na figura abaixo, apresent a-se eletrização por indução numa sequência em que há posterior 
contato entre o objeto que induz (bastão) e o objeto eletrizado (Diz-s e que é feito aterramento).
 carga líquida neutra carga líquida positiva carga líquida negativa 
 na esfera na esfera na esfera 
 - - 
 + - - - - - - - - - - 
 + - + - + + + - - - - 
 - + - - + + + - - 
 + - - - + + clic! - - 
 - esfera neu- - bastão induz - - - elétrons - esfera carrega- - esfera e bastão – esfera eletri-
 tra suspensa eletrização são removidos da positivamente em contato zada 
Outro exemplo de eletrização por indução é o que ocorre durante as te mpestades. Conforme 
apresentamos na figura abaixo, as cargas elétricas das nuvens induzem eletrização na superfície da 
terra, e também em outras nuvens (o que não está apresentado na figura).
 cargas elétricas negativas nuvens eletricamente 
 - - - - - - - - - - - - - carregadas 
 - - - - - - - 
 - - - - - - - - - - - -
 - - - - - - 
 +++ estrutura em ponta
 cargas elétricas positivas ++ ++ 
 + +
 + + + + + +
 + + + + + + + +
 + + + + + + + + +
+ + + + + + + +
 + + + + + +
 + + + + + +
 + + + + + + + + + +
O Pára-Raios
Nas formações em pontas, acumulam-se mais cargas do que em outras geometrias. (Na 
figura acima, note que as cargas se acu mulam na ponta do prédio mais alto.) Esta ponta capta 
constantemente elétrons do ar, num constante “ vazamento” de cargas, impedindo descargas grandes 
e repentinas. Quando eventualmente ocorre uma descarga repentina (raio), o pára-raios capta-a, 
transmitindo as cargas para o solo.