FÍSICA F17 ELETRODINÂMICA

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FÍSICA 
Prof.ª Paôla Vargas Chagas
Eletrodinâmica 
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CONTEÚDO DA AULA
Corrente elétrica
Potência e energia elétrica
Resistência elétrica
Leis de Ohm
Associação de resistores
Capacitância
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Corrente elétrica
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Corrente elétrica
Quando um material condutor se encontra conectado a uma fonte de energia, tal como uma bateria, produz um campo elétrico que faz com que os elétrons livres do material condutor se movimentem.
Corrente elétrica é a movimentação ordenada dos elétrons livres em materiais condutores.
Corrente elétrica
Por convenção, o sentido da corrente elétrica é o oposto ao do movimento das cargas negativas livres, ou seja, tem o mesmo sentido do campo elétrico estabelecido no interior do fio condutor.
Corrente elétrica
A quantidade de carga correspondente será sendo .
A intensidade da corrente elétrica é dada por
Onde:
Lei dos nós
Um conjunto de equipamentos elétricos interligados em um caminho fechado, constitui um circuito elétrico. 
O ponto de contato elétrico para o qual concorrem três ou mais condutores em um circuito elétrico é denominado nó.
A intensidade de corrente elétrica que entra e que sai de um nó é equivalente, conhecida como lei dos nós ou primeira lei de Kirchhoff.
Em qualquer nó de um circuito elétrico, a soma das intensidades das correntes elétricas que chegam a ele é igual à soma das intensidades das correntes elétricas que saem dele.
Efeitos da corrente elétrica
A passagem de uma corrente elétrica através de um material condutor acarreta pelo menos um dos cinco efeitos a seguir:
Efeito térmico, também conhecido como efeito Joule, surge em decorrência das colisões dos elétrons livres que constituem a corrente elétrica com os átomos do condutor. Ao receberem energia proveniente dessas colisões, os átomos do condutor passam a vibrar mais intensamente, o que corresponde a um aumento de temperatura. O efeito Joule ocorre em equipamentos elétricos que geram calor, como aquecedores, chuveiros, torradeiras e ferros de passar roupas.
Efeitos da corrente elétrica
Efeito químico, é a base da eletrólise e acontece quando uma solução eletrolítica é atravessada por uma corrente elétrica e sofre decomposição. Na indústria, o efeito químico é aplicado em tratamentos anticorrosão ou de revestimento de metais, como niquelação, cromação, prateação, etc.
Efeito luminoso: a passagem de corrente elétrica através de um gás rarefeito pode ionizá-lo e fazê-lo emitir luz. As lâmpadas fluorescentes, as lâmpadas de plasma e os letreiros em neon são aplicações práticas desse efeito. Nesse caso, a energia elétrica é convertida diretamente em energia luminosa.
Efeitos da corrente elétrica
Efeito fisiológico: acontece quando dada corrente elétrica passa por um organismo vivo. Nesse caso, a corrente elétrica age diretamente no sistema nervoso, provocando contrações musculares involuntárias; quando isso ocorre, dizemos que houve um choque elétrico.
Efeito magnético, é caracterizado pela criação de um campo magnético nas proximidades do condutor por onde passa a corrente elétrica. Esse efeito serve de base para a construção de motores elétricos, microfones, alto-falantes e transformadores.
Exemplos
Exemplos
Potencia e energia elétrica
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Potência elétrica
Por definição, a potência de uma força em certo intervalo de tempo é dada por:
O trabalho da força elétrica no deslocamento de uma carga entre dois pontos com diferença de potencial é dado por:
Dessa forma:
Potência elétrica
Pela definição de corrente elétrica:
Portanto:
Onde:
Potência elétrica
Baseado no trabalho das forças elétricas, é possível determinar a energia elétrica consumida ou fornecida pelo bipolo em certo intervalo de tempo:
Sendo assim:
Onde:
Exemplos
Exemplos
Resistência elétrica
Resistores 
O elemento de um circuito elétrico cuja função é converter energia elétrica em energia térmica ou limitar a intensidade de corrente que passa por determinados componentes do circuito é denominado resistor.
Resistência elétrica
É a grandeza física que limita o grau de movimentação das cargas elétricas que constituem a corrente elétrica no condutor.
Em um condutor submetido a uma diferença de potencial U e percorrido por uma corrente elétrica de intensidade i, a resistência elétrica é dada por:
Onde:
Exemplos
Exemplos
Leis de Ohm
Primeira lei de Ohm
A diferença de potencial U nos terminais de um resistor mantido a temperatura constante e percorrido por uma corrente elétrica de intensidade i é diretamente proporcional à intensidade dessa corrente.
Os resistores cuja resistência elétrica é constante são denominados resistores ôhmicos.
Primeira lei de Ohm
Combinando as equações de potência e da primeira lei de Ohm :
Essas relações para o cálculo de potência dissipada, aplicam-se apenas a resistores.
Segunda lei de Ohm
A resistência elétrica de um condutor homogêneo de seção transversal constante depende do material de que ele é feito, é diretamente proporcional ao seu comprimento L e inversamente proporcional à área A de sua seção transversal.
Onde:
Exemplos
Exemplos
Associação de resistores
Associação de resistores
Ao montar um circuito elétrico, muitas vezes, é preciso alterar a resistência elétrica em um trecho desse circuito. Porém, nem sempre encontramos resistores com resistências elétricas nos valores exatos que queremos. 
Nesse caso, para obter o valor da resistência elétrica desejada para o trecho, costumamos combinar dois ou mais resistores entre si. O conjunto de resistores assim interligados é denominado associação de resistores.
Denominamos resistor equivalente o resistor único que, quando submetido a mesma tensão da associação de resistores, é percorrido por corrente elétrica de mesma intensidade da corrente que atravessa o conjunto dos resistores.
Associação de resistores
As quatro associações a seguir mostram as duas formas principais de associação de resistores: associação em série e associação em paralelo.
Ao misturar os dois tipos de associação, temos uma associação mista.
Associação de resistores – Série 
Numa associação de resistores em série, o terminal de saída do primeiro resistor deve ser ligado ao terminal de entrada do segundo; o terminal de saída do segundo deve ser ligado ao terminal de entrada do terceiro, e assim sucessivamente, até que todos os resistores estejam conectados.
O terminal de entrada do primeiro resistor será a entrada da associação. O terminal de saída do último resistor será a saída da associação.
Associação de resistores – Série 
A corrente elétrica que circula nessa associação de resistores tem um único caminho a percorrer.
Dessa forma, se n resistores forem associados em série, a intensidade da corrente elétrica em todos os resistores será a mesma.
Associação de resistores – Série 
Quando as cargas elétricas que constituem a corrente elétrica passam pelos resistores, parte de sua energia elétrica é convertida em energia térmica, diminuindo o potencial elétrico. Dessa forma:
Associação de resistores – Série 
Utilizando a primeira lei de Ohm e considerando um resistor equivalente:
Para uma associação em série, temos:
Exemplos
Exemplos
Associação de resistores – Paralelo 
Numa associação de resistores em paralelo, os terminais de entrada de todos os resistores devem ser ligados a um dado ponto do circuito (ponto A) e os terminais de saída de todos os resistores devem ser ligados a outro ponto do circuito (ponto B). Assim, quando a associação é submetida a uma ddp U, a corrente elétrica tem tantos caminhos a seguir quantos são os resistores associados.
Associação de resistores – Paralelo 
Como todos os resistores da associação estão conectados aos pontos A e B do circuito, a ddp à qual cada um deles está submetido é igual à ddp da associação. Então se associarmos n resistores em paralelo, temos:
Enquanto isso, a corrente elétrica da associação será divididanas correntes parciais que percorrerão os resistores da associação.
Pela lei dos nós temos:
Associação de resistores – Paralelo 
Para o resistor equivalente da associação, da primeira lei de Ohm, temos:
Para uma associação em paralelo temos:
Exemplos
Exemplos
Associação de resistores – Mista 
Uma associação mista de resistores é a associação que contém, simultaneamente, associações em série e em paralelo.
Em uma associação mista, o cálculo da resistência elétrica do resistor equivalente deve ser feito a partir de associações parciais, em série e em paralelo, simplificando pouco a pouco o esquema da associação.
Ao final do processo, restará entre os terminais da associação apenas um resistor, o resistor equivalente.
Exemplos
Exemplos
Exemplos
Capacitância 
Capacitores 
Os capacitores, também chamados de condensadores, são elementos de circuito elétrico cuja função é armazenar temporariamente carga elétrica e energia elétrica.
Os capacitores são compostos por um par de condutores, denominados armaduras. Entre as armaduras, há um material isolante (dielétrico), como o ar, óleo, papel, cerâmica, etc.
Capacitância 
Quando as armaduras de um capacitor são submetidas a uma ddp U, cada uma se eletriza com carga elétrica de mesmo valor Q, porém de sinais opostos. Dizemos então, que o capacitor está carregado com carga elétrica Q.
A capacitância eletrostática do capacitor é calculada pela relação:
Onde:
Capacitância 
Ao se eletrizar, um capacitor passa a armazenar uma energia potencial elétrica dada por:
Onde:
Capacitância 
Em capacitores planos de placas paralelas, a capacitância é dada por:
Onde:
Exemplos
Exemplos
Exemplos
Associação de capacitores
O cálculo é o “inverso” dos resistores.
Série: 
Paralelo: 
No resistor a associação em série é equivalente à associação em paralelo do capacitor.
Associação de capacitores
Para cada circuito, calcular o capacitor equivalente.
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