A eletricidade é necessária para muitos aparelhos modernos. Ela se baseia na carga elétrica, que pode ser positiva ou negativa, e na movimentação de elétrons. A corrente elétrica ocorre quando há um fluxo ordenado de cargas através de um material condutor, e requer uma diferença de potencial para ocorrer. Circuitos elétricos são formados quando um gerador fornece energia através de fios condutores.

1. ELETRICIDADE
Habilidades 05 e 06

2. A importância da eletricidade
Eletricidade é necessária para o funcionamento de boa
parte do que usamos na nossa época.
Ela permite que tenhamos:
Video-games, computadores, televisões, aparelhos de
rádio, geladeiras, fornos de micro-ondas, chuveiros,
lâmpadas, chapinhas, etc.

3. O que é a eletricidade?
A base da eletricidade é a carga elétrica.
Carga elétrica é uma propriedade fundamental da
matéria que pode ter sinal positivo ou negativo.
Cargas de sinais opostos se atraem e cargas de mesmo
sinal se repelem.

4. Na prática...
A matéria é feita de átomos.
Um modelo atômico usual considera que há um núcleo
com prótons (que possuem a carga elétrica positiva
fundamental) com elétrons em volta (que possuem a
carga elétrica negativa fundamental)

5. Na prática...
Como os elétrons em volta são muito mais fáceis de
retirar (ou colocar) do que os prótons do núcleo,
alteramos a carga elétrica total de um corpo tirando ou
colocando elétrons.

6. Então
Um corpo que tenha mais elétrons do que prótons está
carregado negativamente.
Um corpo que tenha mais prótons do que elétrons está
carregado positivamente.

7. Então
O valor da carga elétrica total de um corpo é o número
de elétrons (ou prótons) em excesso multiplicado pelo
valor da carga elementar.
A carga elétrica elementar é definida como 1,6x10-19
C
(Coulomb).
Q = n.e
Onde Q é a carga total, e é a carga elementar e n é o
número de prótons ou elétrons em excesso.

8. Intensidade de Corrente Elétrica
Quando cargas elétricas se deslocam de um ponto a
outro de forma ordenada temos uma corrente elétrica.
O valor da corrente elétrica é a quantidade de carga
deslocada em um certo intervalo de tempo. No Sistema
Internacional, a corrente elétrica é medida em A
(Ampére).
i = Q / Δt
Onde i é a intensidade de corrente, Q é a carga total
e Δt é o intervalo de tempo em que isso ocorre.

9. Intensidade de Corrente Elétrica
Quando cargas elétricas se deslocam de um ponto a
outro de forma ordenada temos uma corrente elétrica.
O valor da corrente elétrica é a quantidade de carga
deslocada em um certo intervalo de tempo. No Sistema
Internacional, a corrente elétrica é medida em A
(Ampére).
i = Q / Δt
Onde i é a intensidade de corrente, Q é a carga total
e Δt é o intervalo de tempo em que isso ocorre.

10. Diferença de Potencial
Para a carga elétrica se mover, é preciso que ela saia
de uma região com potencial elétrico maior e se
desloque para uma região com potencial elétrico menor.
Portanto, para haver corrente, é preciso que haja uma
diferença de potencial (d.d.p.)
Pense numa pilha: quando ela é colocada no aparelho,
a fiação do aparelho permite mandar os elétrons do
potencial negativo para o potencial positivo.
No Sistema Internacional,
potencial e d.d.p. são
medidos em V (Volts).

11. Sentido da corrente elétrica
Nós convencionamos que a corrente elétrica é o
deslocamento da carga elétrica do potencial positivo
para o negativo (sentido convencional).
Porém, o que realmente ocorre é que os elétrons saem
do potencial negativo para o positivo (sentido real).

12. Resistência Elétrica
Materiais podem facilitar a passagem de corrente
elétrica (nesse caso, são condutores) ou podem
dificultar a passagem da corrente (nesse caso, são
isolantes).
Um material condutor (como um metal) tem baixa
resistência elétrica, já um material isolante (como
plástico) tem alta resistência elétrica.
Resistência seria a dificuldade que o material apresenta
à passagem de corrente. No Sistema Internacional é
medida em Ω (Ohm).

13. Primeira Lei de Ohm
A resistência elétrica de um corpo atravessado por uma
corrente é a diferença de potencial em seus extremos
dividida pelo valor da corrente.
R = U/i
Onde R é a resistência, U é a diferença de potencial e i
é o valor da corrente elétrica.
Normalmente, guardamos essa equação como U = R.i

14. Segunda Lei de Ohm
A resistência elétrica também pode ser definida pelo tipo
de material, seu comprimento e sua área de secção
transversal (“grossura”). Nesse caso, a resistência é
definida por:
R = ρ.L / A
Onde:
R é a resistência (medida em Ω)
ρ é a resistividade do material (medida em Ω.m)
L é o comprimento do resistor (medido em m)
A é a área de secção do resistor (medido em m2
)

15. Circuitos Elétricos
Quando um fio é colocado nos terminais de uma
pilha ou bateria gerando diferença de potencial,
formamos um circuito elétrico.

16. Associação de Resistores
Mais de um resistor pode ser agrupado para gerar
diferentes efeitos.
Associação em série: a corrente que passa pelos
resistores é sempre a mesma (mas cada resistor está
submetido a diferenças de potencial distintas).

17. Associação de Resistores
Associação em paralelo: a corrente entre os resistores
se divide, mas eles estão submetidos a uma mesma
diferença de potencial.

18. Resistência Equivalente
Quando temos uma associação de resistores, podemos
substituir toda essa associação por um resistor só que
chamamos de resistor equivalente.
O valor desse resistor depende do tipo de associação.
Para uma associação em série, basta somar todas as
resistências:
Req
= R1
+ R2
+ … + Rn

19. Resistência Equivalente
Para uma associação em paralelo é um pouco mais
complicado...

20. Gerador
Um gerador é simplesmente a pilha ou bateria que
alimenta um circuito.
Força Eletromotriz (ou f.e.m.)
É a diferença de potencial máxima entre os terminais do
gerador, simbolizada pela letra E (às vezes aparece
como ε).
Resistência Interna
É a resistência do próprio gerador. Nenhum gerador é
capaz de fornecer a d.d.p. máxima para um circuito
devido a essa resistência.

21. Gerador
Resistência Interna
É a resistência do próprio gerador. Nenhum gerador é
capaz de fornecer a d.d.p. máxima para um circuito
devido a essa resistência.
A diferença de potencial U que um gerador fornece para
o circuito é dada por:
U = E – r.i
Onde E é a força eletromotriz, r é resistência interna e i
é a corrente que atravessa o circuito.

22. Receptor
É a contra-parte do gerador, enquanto o gerador
alimenta o circuito, o receptor utiliza energia do circuito.
A diferença de potencial U que um receptor utiliza do
circuito é dada por:
U = E' + r.i
Onde E' é a força contra-eletromotriz do receptor, r é
resistência interna e i é a corrente que atravessa o
circuito.

23. Lei de Pouillet
Fórmula que mede a corrente elétrica total i que passa
por um circuito. É dada por:
i = (E – E')/(Req
+ req
)
Onde E é a força eletromotriz do gerador, E' é a força
contra-eletromotriz do receptor, Req
é a resistência
equivalente do circuito e req
é a resistência interna
equivalente do gerador E do receptor.
Se o circuito não tiver um receptor, use apenas E e o r
do gerador na fórmula.

24. Voltímetros e Amperímetros
Voltímetro é um aparelho que mede diferença de
potencial. Um voltímetro ideal apresenta resistência
elétrica MUITO alta e é colocado em paralelo com o
resistor que desejamos analisar.
Amperímetro é um aparelho que mede corrente elétrica.
Um amperímetro ideal apresenta resistência elétrica
MUITO baixa e é colocado em série com o resistor que
desejamos analisar.

25. Potência Elétrica
Potência é energia dividida por tempo.
Portanto, potência elétrica é a energia elétrica utilizada
em um certo intervalo de tempo, dada por:
P = Eel
/ Δt
Na prática, recebemos nossa conta de luz em kWh, ou
seja, é considerada a potência dos aparelhos em kW (1
kW vale 1000 W) e o tempo é contado em horas.

26. Potência Elétrica
A potência nominal de um aparelho é dada em suas
especificações. Exemplo: 100 W
Se você colocar um aparelho de 100 W sob uma
diferença de potencial de 110 V pode calcular a corrente
que passa em sua fiação.
Pois potência também é definida por:
P = i. U
Ou seja, potência é a corrente elétrica multiplicada pela
diferença de potencial.

27. Potência Dissipada
Se a corrente libera energia ao passar por um resistor,
então ela dissipa energia elétrica e, portanto, dissipa
uma potência elétrica em um certo tempo.
A potência dissipada P em um resistor é dada por
P = R.i2
ou P = U2
/ R

28. Efeito Joule
Vimos que quando a corrente elétrica passa pelo
resistor, ela libera calor, logo, ela pode ser usada para
aquecimento.
Isso se chama Efeito Joule.
Exemplo: O resistor de um chuveiro aquece a água
graças ao efeito Joule.

29. Disjuntores
Um disjuntor (ou fusível) é um dispositivo que queima
quando uma corrente elétrica maior do que a que ele
suporta passa.
Serve para proteger os circuitos de serem danificados
por uma corrente muito alta.