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5ºaula Corrente elétrica e resistores Objetivos de aprendizagem Ao término desta aula, vocês serão capazes de: • compreender o conceito de corrente elétrica e as suas notações de sentido; • empregar a lei de Ohm para calcular as correntes em circuito elétrico; • calcular a resistência de materiais ôhmicos a partir da expressão para resistividade; • resolver associações de resistores em série e paralelo, além de definir potência de dispositivos. Caros(as) alunos(as), Em nossa quinta aula, na seção 1, será apresentado o conceito de corrente elétrica de um modo mais conciso que a definição recorrentemente expressa somente como o movimento de cargas elétricas. Na seção 2, serão expostas as condições para que materiais sejam considerados ôhmicos e suas peculiaridades quando um campo elétrico é aplicado. Prosseguindo, na seção 3, faremos uma análise dos resistores do ponto de vista material, inserindo em nossas análises grandezas como a densidade de corrente e resistividade. Para finalizar a aula, na seção 4, estudaremos as associações de resistores em série e paralelo, além das formas de cálculo da potência elétrica. Bons estudos! 38Física Teórica e Experimental iii seções de estudo 1 – Corrente Elétrica 2 – Lei de Ohm e Resistência 3 – Resistividade e Condutividade 4 – Associação de Resistores e Potência Elétrica 1 - Corrente Elétrica As correntes elétricas estão intensamente presentes em nosso cotidiano e são, frequentemente, estudadas por diversos profissionais. Meteorologistas, por exemplo, estudam relâmpagos e o movimento das cargas elétricas na atmosfera em geral. As correntes nervosas responsáveis pelo movimento dos músculos são estudadas por biólogos e fisiologistas, principalmente, no estabelecimento de suas conexões na coluna vertebral, em caso de danos, entre outras hipóteses. Estes exemplos possuem em seu cerne os princípios que serão elucidados adiante. Frequentemente, o conceito de corrente elétrica remete-se, simplesmente, ao movimento das cargas elétricas, mas isso não é o suficiente. Para que exista corrente elétrica é necessário que haja fluxo líquido de cargas através de uma dada superfície. Considere, por exemplo, uma seção em um fio de cobre, a sua visualização permitiria notar a existem de fluxo de cargas elétricas nos dois sentidos, entrando e saindo da superfície. Contudo, ao conectar as extremidades do fio a uma bateria, poderá ser notada uma ligeira variação do fluxo de elétrons e um certo sentido, criando um desiquilíbrio entre a quantidade de cargas entrando e saindo desta superfície, constata-se, assim, a existência de fluxo líquido, o que provoca corrente elétrica (BASTOS, 1992; MARTINS, 1994). Considerando um circuito fechado, sem bateria, mesmo havendo um desarranjo das cargas em diversos locais, em todos os pontos pode-se verificar o mesmo potencial, assim não há campo elétrico. A existência de elétrons livres não é uma condição suficiente para haver corrente elétrica. A inserção da bateria altera a energia potencial do sistema, o que implica no surgimento de campos elétricos no interior do material, responsável pelo movimento dos elétrons de condução, o que gera corrente (HALLIDAY et al., 2008). Com o tempo, o movimento dos elétrons deixa de variar, tem-se então um regime estacionário. Em um condutor com uma seção reta, a quantidade de carga que passa através de um plano hipotético por unidade de tempo corresponde a definição de corrente : A letra grega foi emprega na expressão acima com a finalidade de representar uma ínfima quantidade de carga ( ) atravessa uma seção hipotética em um ínfimo intervalo de tempo ( ), evitando a utilização de notações referentes a cálculo diferencial. Neste contexto, não deve ser entendido como variação, mas quantidades. No regime estacionário, para o mesmo condutor com corrente elétrica, pode-se verificar o princípio da conservação das cargas elétricas. Independentemente da orientação dos planos hipotéticos, desde que abranja toda a seção transversal do condutor, tem-se a mesma a quantidade de cargas elétricas. Cada carga que passa em um plano com uma determinada orientação (sob as condições mencionadas) deve obrigatoriamente passar através de um outro plano adiante, desde que sua área abranja todo o condutor (BASTOS, 1992). A unidade de corrente no SI é o coulomb por segundo, mas como é uma grandeza recorrente no eletromagnetismo é, geralmente, denominada ampère, denotada por . Assim: Como as grandezas que definem a corrente elétrica (carga e tempo) são escalares, a corrente também é uma grandeza escalar. O que, por vezes, pode gerar confusão durante a representação das correntes por meio de setas. Estas setas que veremos com frequência ao representar as correntes nos circuitos elétricos não são passíveis de operações vetoriais, somente são utilizadas com a finalidade de representar o sentido de movimento das cargas. Assim, as setas não possuem qualquer intensão em representar uma direção no espaço. Se em um ponto qualquer de um circuito uma corrente se divide para dois outros ramos, podemos expressar quantitativamente a corrente inicial em: Onde e denotam as correntes se dividem em dois outros ramos. O sentido adotado para as correntes, esquematicamente, representa o movimento de partículas positivamente carregadas. Neste caso, os portadores de carga saem do terminal positivo e entram no terminal negativo. Porém, na realidade, os portadores de carga são partículas negativamente carregadas, os elétrons. Assim sendo, os elétrons se movem do terminal negativo para o positivo. Mesmo sabendo o que ocorre na realidade, por razões históricas, convencionou-se adotar o sentido percorrido pelos portadores de cargas positivas para desenhar a seta que denota o sentido da corrente em um circuito. Isto é equivalente a supor que os portadores de cagas negativos estão se movendo em um sentido contrário, o que não compromete os nossos cálculos, trata-se somente de uma convenção. Nos casos em que estas análises não forem verdadeiras, deve-se adotar a representação real (HALLIDAY et al., 2008; TIPLER et al., 2014). 2 - lei de Ohm e Resistência A enunciação para a lei de Ohm não se restringe a expressão , como, geralmente, é afirmado em materiais didáticos. A expressão é utilizada para definir a resistência seja qual for o dispositivo, respeitando ou não a lei de Ohm. Como sabermos, resistores são condutores que 39 Os condutores com a função de limitar a passagem de corrente são denominados resistores, extremamente úteis em circuitos. 3 - Resistividade e Condutividade Uma particularidade de quando estudamos a resistência é de que nosso foco não é a diferença de potencial entre as extremidades de resistores, mas a caracterização destes a partir de seu ponto de vista constituivo, isto é, ao invés de analisar a diferença de potencial, estudamos o campo elétrico existente nos pontos do resistor. Assim, para a corrente , prefirimos tratar da densidade de corrente e no lugar de resistência , mencionamos resistividade , definida pela razão: Na forma vetorial, tem-se: As expressões acima são válidas somente para materiais isotrópicos, cujas propriedades são iguais em todas as direções. Veja a seguir os tipos de variações da resistividade em da temperatura. Figura 2 – Gráficos da resistividade ρ em relação a temperatura absoluta T para um metal (a), um semicondutor (b) e um supercondutor (c). Fonte: Young e Freedman (2014). A unidade no SI para a resistividade é obtida a partir das unidades no SI para o campo elétrico e a densidade de oferecem uma determinada oposição a passagem de corrente, a resistência pode ser ou não dependente da diferença de potencial aplicada. Esta dependência é verificada por meio da aplicação de uma diferença de potencial nos terminais do dispositivo e, então, é registrada a corrente resultante, variando . Construindo um gráfico com estes dados, se foruma linha reta passando pela origem, para qualquer valor de , então, a resistência é independente da magnitude e da polaridade de . Casos em que isso não ocorre, demonstra uma relação de dependência entre a resistência e a diferença de potencial. Portanto, podemos afirmar que dispositivos que obedecem a lei de Ohm possuem uma proporcionalidade direta e contínua entre o diferencial de potencial aplicado e a corrente resultante (observe a figura a seguir). Em outras palavras, a resistência não de pende do valor absoluto ou da polaridade da diferença de potencial aplicada (BASTOS, 1992). Figura 1 – Gráficos da corrente em função da voltagem em um resistor ôhmico (a) e em um resistor não-ôhmico (b). Fonte: Young e Freedman (2014). Logo, é uma enunciação para a resistência de materiais que obedecem ou não a lei de Ohm. A lei de Ohm, por sua vez, é expressa em termos das relações da corrente e da diferença de potencial com a resistência . Desse modo, a maneira mais geral de enunciar a lei de Ohm é em termos dos materiais e não dos dispositivos, como expomos até o momento. Neste caso, uma relação mais apropriada que é . Os materiais obedecem a lei de Ohm se a resistividade não depende da magnitude ou da direção do campo elétrico aplicado, entretanto, materiais homogêneos (condutores ou semicondutores) obedecem a lei de Ohm para uma determinada faixa de valores para o campo elétrico, o que não é a rigor constatado para valores elevados (YOUNG; FREEDMAN, 2015). Um parâmetro importante de caracterização dos materiais é a resistência. Dado um condutor, a resistência do material é determinada medindo a diferença de potencial e a corrente resultantes, obtida mediante a razão . Esta é a característica dos materiais que determina variações de diferenças de potencial. Então, a resistência elétrica é dada por: A unidade no SI para a resistência é o volt por ampère, contudo, devido a frequente utilização da grandeza, a unidade também denotada por ohm ( ). Assim: 40Física Teórica e Experimental iii corrente , veja: Além da resistividade, frequentemente, também é empregada a condutividade , definida basicamente como o recíproco da resistividade: Vetorialmente, sabendo que , a densidade de corrente é dada por: A unidade no SI para é . Também podemos calcular a resistência a partir da resistividade. Sendo que a resistência é uma propriedade relacionada ao dispositivo e a resistividade é uma propriedade do material. O campo elétrico e a densidade de corrente são expressos para as linhas de correntes uniformes ao longo de toda a seção reta do material, onde: e Dado um material qualquer, que apresente as propriedades explanadas, nas expressões acima, é a área de seção e é o seu comprimento. Conforme a definição de resistividade , aplicando as enunciações para o campo elétrico e a densidade de corrente , tem-se: O termo é a resistência , evidenciando, obtém- se: Como devemos salientar, a expressão acima somente é válida para condutores isotrópicos homogêneos de seção reta uniforme, em que a diferença de potencial é aplicada nas extremidades do condutor, cobrindo inteiramente suas superfícies laterais (WOLSKI, 2005; YOUNG; FREEDMAN, 2015). A temperatura e a resistividade para os metais em geral se relacionam de maneira aproximadamente linear em uma ampla faixa de temperatura, o que conduz a seguinte equação empírica: Onde é uma temperatura de referência, geralmente, e é a resistividade nesta temperatura, em que . A constante é o coeficiente de temperatura da resistividade, cujo valor é uma medida para a concordância entre a resistividade calculada e a obtida experimentalmente em uma faixa de temperatura específica. 4 - associação de Resistores e potência Elétrica 4.1 – associação de resistores 4.1.1 – Resistência em série Para a associação de resistores e a definição de resistências equivalentes, iremos realizar as mesmas suposições realizadas para a associação de capacitores. Assim sendo, consideremos uma quantidade de resistências ligadas em séria, conectadas a uma fonte ideal com força eletromotriz . A diferença de potencial aplicada pela fonte corresponde a soma das diferenças de potenciais individuais de cada resistência, enquanto a corrente total é a mesma corrente em todas as resistências. Podemos deduzir uma expressão para a resistência equivalente em série somando todas as diferenças de potenciais de um circuito hipotético com resistores, incluindo a fornecida pela fonte. Como a fonte fornece a diferença de potencial total do circuito, podemos considerar como positivo e as diferenças de potenciais nas resistências negativas, onde é demandada, oferecendo resistência a passagem de corrente, com isso: A expressão acima deve ser igual, o que se torna evidente ao analisarmos a partir do princípio da conservação de energia. Evidenciando a corrente : A soma das resistências no denominador da expressão acima, pode ser denotada da seguinte maneira: Percebemos, assim, que a resistência equivalente para associação de resistores em série é dada simplesmente pela soma das resistências individuais, o que implica em: Nesse caso, ao contrário da associação de resistências em paralelo, como veremos, a resistência equivalente é sempre superior a maior das resistências. 4.1.2 – Resistências em paralelo Considerando resistências conectadas em paralelo a 41 uma fonte ideal com força eletromotriz , quando aplicada uma diferença de potencial , em todas as resistências são verificadas a mesma diferença de potencial (BISCÚOLA et al., 1992; NUSSENZVEIG, 2015). Desse modo, uma resistência equivalente que substituísse todas as outras possuiria a mesma diferença de potencial, com a corrente correspondendo a soma das correntes individuais que passam pelas resistências, dadas por: A soma das correntes é: Substituindo a soma das resistências pela resistência equivalente na expressão para a corrente em relação a diferença de potencial e a resistência ( ), tem-se: Analisando as duas últimas expressões, pode-se inferir: A expressão acima é genérica para a quantidade de resistências ligadas em paralelo a uma fonte, no caso de somente duas resistências, aplicando diretamente a equação acima, desenvolve-se: Quando as resistências são ligadas em paralelo, a resistência equivalente é inferior a menor das resistências. 4.2 – potência elétrica Para um circuito composto por uma bateria, com fios de resistência desprezível, a conectando a um outro disposto qualquer, como um resistor ou motor, havendo uma diferença de potencial constante, a corrente que atravessa o circuito de um terminal a outro também constante. Uma certa quantidade de carga que atravessa o circuito tem seu potencial reduzido de ao longo do percurso, o que é expresso na seguinte equação: Onde , novamente, adquire o significado de incremento infinitesimal e, não, como variação. Essa redução de energia potencial elétrica, conforme a lei de conservação da energia, pode ser associada a uma taxa de transferência de energia, isto é, a uma relação entre a redução de energia potencial e o intervalo de tempo, que em termos práticos é equivalente a : Simultaneamente a perda de energia, a bateria deve realizar a sua reposição, por isso também pode ser visualizado como a taxa de transferência de energia da bateria para o restante do circuito. A unidade de potência elétrica é o volt-ampère ( ), isto é: De qualquer forma a energia total do sistema é conservada, durante a passagem dos elétrons por um resistor, por exemplo, visto que a energia cinética média dos elétrons permanece constante e a energia potencial elétrica é convertida em energia térmica, que é dissipada (DOS SANTOS, 1986). A taxa de dissipação de energia elétrica devido à resistência também pode ser encontrada pelas expressões: Essas duas últimas expressões apenas são aplicáveis a transferênciade energia elétrica para energia térmica em resistores. Exemplo 1 Uma amostra de ferro em forma de paralelepípedo tem dimensões . Uma diferença de potencial é aplicada à amostra entre faces paralelas de tal forma que as faces são superfícies equipotenciais. Determine a resistência da amostra se as faces paralelas forem (1) as extremidades quadradas (de dimensões ); (2) as extremidades retangulares (de dimensões ) (HALLIDAY et al., 2008, p. 149). Solução: A resolução deste exemplo envolve uma visualização das faces do paralelepípedo, pois como estudamos nesta aula, a resistência de um material está diretamente relacionada a razão , onde é a área das superfícies em que a diferença de potencial é aplicada e é a distância entre essas superfícies. Na situação (1), as faces paralelas em que a diferença de potencial é aplicada possui dimensões quadradas, com lado de , em que . Desse modo, a distância entre estas faces é . Na situação (1), em que a resistividade do ferro é , e , a resistência obtida é a seguinte: 42Física Teórica e Experimental iii Na situação (2), as faces paralelas submetidas a diferença de potencial são as extremidades retangulares, com dimensões de ( ), sendo a distância estre estas superfícies ( ) igual a . Conhecendo e , podemos calcular a resistência do material para esta situação: A resistência na situação (1) é consideravelmente superior a constatada na situação (2), dada proporção inversa entre a resistência e a área, um fator crucial para a diferença de resistência constatada. Exemplo 2 Um pedaço de fio resistivo, feito de uma liga de níquel, cromo e ferro chamada Nichrome, tem uma resistência de . Determine a taxa com a qual a energia é dissipada nas seguintes situações: (1) uma diferença de potencial de é aplicada às extremidades do fio; (2) o fio é cortado pela metade e diferenças de potencial de são aplicadas às extremidades dos dois pedaços resultantes (HALLIDAY, et al., 2008, p. 155). Solução: Uma corrente percorrendo um material resistivo, converte energia mecânica em energia térmica, este processo é chamado de dissipação ou taxa de conversão, que em outros termos, corresponde a potência. Na situação (1), é aplicada uma tensão de em um fio com resistência de , o que implica em uma potência : Na situação (2), a resistência do fio é reduzida pela metade, mantendo a tensão de , o que resulta na seguinte potência em uma das metades do fio: Para as duas metades, desenvolve-se a potência : Logo, partindo o fio a potência obtida foi o dobro em relação ao fio inteiro. Exemplo 3 A figura mostra um circuito com mais de uma malha formado por uma fonte ideal e quatro resistências com os seguintes valores: , , , e (HALLIDAY et al., 2008, p. 178). Figura 3 – Circuito composto por duas malhas, contendo quatro resistores e uma fonte ideal. Fonte: Halliday et al. (2008). (a) Qual é a corrente na fonte? Solução: Para calcular a corrente na fonte, tomemos os sentidos para as correntes no circuito, demonstradas a seguir. Figura 4 – Circuito com a representação do sentido das correntes em cada ramo. Fonte: Halliday et al. (2008). As resistências e não estão em série, portanto, não podem ser substituídas por uma resistência equivalente. Contudo, e são paralelas, de forma que a resistência equivalente é: Sendo e : A mesma corrente que passa pela resistência passa também pelas outras resistências, que é igual a corrente 43 na fonte ( ), como visualizado na figura adiante. Figura 5 – Circuito simplificado com a resistência equivalente . Fonte: Halliday et al. (2008). Uma forma prática de obtê-la é somando as tensões no circuito, pois entende-se que há um aumento de tensão pela fonte, logo a força eletromotriz é positiva e um decréscimo de tensão nas resistências, por isso o sinal negativo. A resultante de todas as tensões é nula, dado que toda a tensão fornecida pela fonte é dissipada nas resistências. Determinando : Então, a corrente na fonte é de . Como veremos adiante, a expressão para determinar corresponde a uma aplicação da chamada lei das malhas. (b) Qual é a corrente em ? Solução: A diferença de potencial na resistência equivalente é igual a diferença de potencial em , dada a ligação em paralelo. Então, determinando : Assim, , o que resulta na corrente em : Com isso, verifica-se que a corrente na resistência 2 é de . (c) Qual é a corrente em ? Solução: Estabelecendo a seguinte expressão para a corrente entrando no ponto do circuito e saindo as correntes e : Somos capazes de determinar a corrente em , conhecendo e : Portanto, percorre uma corrente de por . Exemplo 4 Um fio de cobre calibre 18 possui seção reta com área e diâmetro igual a . Ele conduz uma corrente (YOUNG; FREEDMAN, 2014, p. 144). (a) o módulo do campo elétrico no fio. Solução: O campo elétrico no fio de cobre é dado por: Onde a resistividade do cobre é . Com e , depreende-se: Logo, o campo elétrico no fio é de . (b) a diferença de potencial entre dois pontos do fio separador por uma distância igual a . Solução: A diferença de potencial entre dois pontos de um fio condutor com campo elétrico , separados por uma distância , é calculada mediante: Para e : Assim sendo, foi encontrada uma diferença de potencial de entre os dois pontos do fio. (c) a resistência de um segmento do fio de comprimento igual a . Solução: A resistência oferecida pelo material é a seguinte: 44Física Teórica e Experimental iii Para uma segmento de do fio de cobre, em que e , obtém-se: A resistência dos materiais também pode ser determinada pela expressão . Materiais não- ôhmicos possuem resistência variável conforme valores diferentes de , ou (no caso da expressão para empregada neste exemplo). Exemplo 5 Duas lâmpadas idênticas devem ser conectadas a uma fonte com fem e resistência interna desprezível. Cada lâmpada possui resistência . Calcule a corrente que passa em cada lâmpada, a diferença de potencial através de cada lâmpada e a potência fornecida a cada lâmpada e ao circuito todo, supondo que as lâmpadas sejam ligadas (YOUNG; FREEDMAN, 2014, p. 172): Figura 6 – (a) Lâmpadas ligadas em série. (b) Lâmpada ligadas em paralelo. Fonte: Young e Freedman (2014). (a) em série. Solução: A resistência equivalente para a ligação em série é calculada mediante: Como as lâmpadas estão ligadas sem série, a corrente é a mesma em cada uma das lâmpadas, considerando os pontos , temos a corrente: A tensão é de nos terminais da fonte e como a corrente e a resistência são iguais em ambas as lâmpadas, a tensão em cada uma das lâmpadas é a metade da tensão na fonte ( ). E, com isso, a potência fornecida em cada lâmpada é: A potência total para as duas lâmpadas pode ser calculada utilizando a resistência equivalente, veja: Assim, a corrente nas lâmpadas é de , a diferença de potencial é de , a potência fornecida a cada uma delas é de e a potência total é de . (b) em paralelo. Solução: No caso das lâmpadas ligadas em paralelo, a diferença de potencial é a mesma em ambas as lâmpadas, mas a corrente se divide. Então, a diferença de potencial em ( ) é igual a diferença de potencial fornecida pela fonte ( ), em que a corrente em cada lâmpada é: Com a corrente se divide para cada resistência e estas são iguais, a corrente total é de . A potência de cada lâmpada é obtida a partir e da resistência de cada lâmpada, , o que implica em: A potência total para as duas lâmpadas é o dobro, isto é, , que também pode ser obtida conhecendo a resistência equivalente, dada por: Com uma corrente total de , tem-se: Chegamos, assim, ao mesmo resultado deduzido anteriormente para a potência total de . Observe que ligando duas lâmpadas em paralelo tem-se a vantagem de produzir maior luminosidade, dada as potências individuais calculadas, a uma mesma diferença de potencial.Porém, a potência total é quatro vezes superior à potência total das lâmpadas ligadas em série, embora seja 45 verificada uma maior eficiência das lâmpadas ligadas em paralelo, isto demanda uma maior potência, o que é revertido em um maior custo. (c) Suponha que uma das lâmpadas se queime, ou seja, seu filamento fica interrompido e acorrente não pode mais fluir por ele. O que ocorre com a outra lâmpada, no caso da ligação em série? E no caso da ligação em paralelo? Solução: Um dos benefícios das ligações em paralelo é permitir que um dos componentes de circuito pare de funcionar, mas sem afetar o funcionamento dos restantes, pois a tensão se mantém constante. Em grandes instalações, ligações em série, mostram-se totalmente inviável, se uma das lâmpadas tivesse uma falha, por exemplo, haveria uma interrupção completa do funcionamento deste sistema. Nas ligações em série, a mesma corrente precisa passar por todos os elementos do circuito, mas, nas ligações em paralelo, a corrente se divide, interrompendo a corrente por um determinado caminho do circuito, as outras correntes continuarão por outros caminhos, destinados a alimentação de outros dispositivos. Exemplo 6 Uma bateria ideal aplica uma diferença de potencial de na combinação em paralelo os resistores de e , mostradas na figura. Determine (TIPLER et al., 2014, p. 161): Figura 7 – Dois resistores em paralelo submetidos a uma diferença de potencial. Fonte: Tipler et al. (2014). (a) a resistência equivalente. Solução: Sabendo que se trata de uma associação de resistores em paralelo, basta aplicar: As resistências de e podem ser substituídas pela resistência equivalente de . (b) a corrente total. Solução: A corrente total é encontrada conhecendo a tensão de aplicada nos terminais e a resistência equivalente de , ou seja: O circuito possui uma corrente total de . (c) a corrente em cada resistor. Solução: A tensão é constante em ambos os resistores, denotando a corrente que passa pelo resistor de por e a corrente que percorre o resistor de por , as correntes em cada resistor podem ser calculadas como demonstrado abaixo: Portanto, as correntes no resistor de e de são e , respectivamente. (d) a potência entregue a cada resistor. Solução: O cálculo da potência de cada resistor pode ser desenvolvido como se segue: A potência dos resistores de e de são e , respectivamente. (e) a potência fornecida pela bateria. Solução: A potência fornecida pela bateria depende da força eletromotriz ( ) e da corrente total fornecida ao circuito ( ). Então: A potência fornecida ao circuito é igual a . 46Física Teórica e Experimental iii retomando a aula Chegamos, assim, ao final de nossa aula. Vamos, então, recordar algumas discussões realizadas ao longo das seções? 1 – Corrente Elétrica Frequentemente, o conceito de corrente elétrica remete-se, simplesmente, ao movimento das cargas elétricas, mas para que exista corrente elétrica é necessário que haja fluxo líquido de cargas através de uma dada superfície. A inserção da bateria altera a energia potencial do sistema, o que implica no surgimento de campos elétricos no interior do material, responsável pelo movimento dos elétrons de condução, o que gera corrente. O sentido adotado para as correntes é o de saída do terminal positivo e entrada no terminal negativo. Porém, na realidade, os portadores de carga são partículas negativamente carregadas, os elétrons, assim sendo se movem do terminal negativo para o positivo. 2 – Lei de Ohm e Resistência Dispositivos que obedecem a lei de Ohm possuem uma proporcionalidade direta e contínua entre o diferencial de potencial aplicado e a corrente resultante. Isto é, a resistência não de pende do valor absoluto ou da polaridade da diferença de potencial aplicada. Também foi visto nesta seção que os materiais obedecem a lei de Ohm se a resistividade não depende da magnitude ou da direção do campo elétrico aplicado, entretanto, materiais homogêneos obedecem a lei de Ohm para uma determinada faixa de valores para o campo elétrico, o que não é sempre constatado para valores elevados. 3 – Resistividade e Condutividade Durante o estudo da resistividade e condutividade, foi ressaltado que uma particularidade de quando é analisada a resistência é que nosso foco não é a diferença de potencial entre as extremidades de resistores, mas o campo elétrico existente nos pontos do resistor. Assim, para a corrente, preferimos tratar da densidade de corrente e no lugar de resistência, mencionamos resistividade. Sendo que a condutividade é uma propriedade intrinsecamente associada. A resistência é uma propriedade relacionada ao dispositivo e a resistividade é uma propriedade do material. As expressões que foram deduzidas nesta seção são válidas somente para materiais isotrópicos. 4 – Associação de Resistores e Potência Elétrica A diferença de potencial aplicada pela fonte corresponde a soma das diferenças de potenciais individuais de cada resistência, enquanto a corrente total é a mesma corrente em todas as resistências. Ao contrário da associação de resistências em paralelo, a resistência equivalente de uma associação em série é sempre superior a maior das resistências. Uma resistência equivalente que substituísse todas as outras em uma associação em paralelo possuiria a mesma diferença de potencial, mas a corrente se divide entre os resistores. Por fim, foi analisado que a redução de energia potencial elétrica em um circuito, pode ser associada a uma relação entre a redução de energia potencial e o intervalo de tempo (conceito de potência elétrica), por isso, uma bateria precisa repor a energia em uma determina potência. Vale a pena HALLIDAY, David; RESNICK, Robert; WALKER, Jearl. Fundamentos de física: mecânica. 8. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2008. TIPLER, Paul A.; MOSCA, Gene; MORS, Paulo Machado. Física para cientistas e engenheiros: mecânica, oscilações e ondas, termodinâmica. 6. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2014. YOUNG, Hugh; FREEDMAN, Roger A. Física III: eletromagnetismo. 12. ed. São Paulo: Pearson Addison Wesley, v. 3, 2014. 402 p. Vale a pena ler Apostila de eletricidade básica. Disponível em: https:// wiki.ifsc.edu.br/mediawiki/images/4/47/ApostilaEB2. pdf. Acesso em: 05 maio 2020. Lei de Ohm – Fórmulas de resistência, corrente e tensão aplicadas. Disponível em: https://www.youtube. com/watch?v=qQCEnluIids. Acesso em: 05 maio 2020. Associação de resistores – Circuitos elétricos. Disponível em: https://www.youtube.com/ watch?v=IhzOUx7nKAM. Acesso em: 05 maio 2020. Vale a pena acessar Minhas anotações
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