Este recurso apresenta um texto com o tema Energia Elétrica. O texto é ideal para que você
inicie seus estudos sobre a temática e entenda um pouco mais sobre como ela funciona e
está presente no seu dia a dia.
A energia elétrica
Corrente elétrica
Da mesma forma que uma corrente de água é um fluxo de moléculas de água, uma
corrente elétrica nada mais é do que um fluxo de energia elétrica. Em circuitos formados por fios
de metal, são os elétrons que forma a corrente. Isso porque um ou mais elétrons de cada átomo
do metal estão livres para mover através da rede atômica. Esses portadores de carga são
chamados de elétrons de condução. Em fluidos condutores – tais como os líquidos utilizados
nas baterias dos carros –, entretanto, são os íons positivos que normalmente constituem o fluxo
de carga elétrica.
A taxa do fluxo elétrico é medida em ampères. Um ampère é uma taxa de fluxo igual a
coulomb de carga por segundo. (Lembres-se de que 1 coulomb, a unidade padrão de carga, é
carga elétrica de 6,25 bilhões de elétrons). Num fio que transporta 5 ampères, por exemplo,
coulombs de carga passam através de qualquer seção transversal do fio a cada segundo. Isso
uma quantidade enorme de elétrons!
1
a
5
é
Fontes de voltagem
As cargas que fluem são somente as que são empurradas ou impelidas. Uma corrente
sustentada requer um dispositivo de “bombeamento” adequado para fornecer uma diferença de
potencial elétrico – uma voltagem. Geradores elétricos e baterias químicas são fontes de energia
em circuitos elétricos e são capazes de sustentar um fluxo constante de carga.
Baterias e geradores elétricos realizam um trabalho para levar cargas negativas longe das
positivas. Nas baterias químicas, esse trabalho é realizado pela desintegração do zinco ou do
chumbo em ácido, com a energia armazenada nas ligações químicas sendo convertida em
energia potencial elétrica. O trabalho realizado por qualquer que seja o dispositivo usado para
separar as cargas está disponível nos terminais da bateria ou do gerador. Esses diferentes
valores de energia por carga criam uma diferença de potencial (voltagem).
A unidade de diferença de potencial elétrico (voltagem) é o volt. O conceito de voltagem
está muito relacionado com nossa vida diária. Você já deve ter visto indicações em aparelhos e
tomadas: 110V/220V, pilhas e baterias. 110V = 110J/C, isto significa que, se um aparelho elétrico
for ligado em uma tomada de 110V, cada carga de 1 C que se deslocar de um terminal para o
outro receberá 110J de energia do campo elétrico existente na tomada e a carga transferirá ao
aparelho essa energia que recebeu.
Resistência elétrica
Suponha que um fio condutor seja ligado a uma bateria. Sabemos que a bateria
estabelecerá uma diferença de potencial nas extremidades desse condutor e, consequentemente,
uma corrente i passará através dele.
As cargas móveis que constituem a corrente elétrica, aceleradas pela voltagem, realizarão
colisões contra os átomos ou moléculas do condutor, havendo, então, uma oposição oferecida
pelo fio à passagem da corrente elétrica através dele. Essa oposição poderá ser maior ou menor,
dependendo da natureza do condutor (tipo de material) que foi ligado.
Para caracterizar a oposição que um condutor oferece à passagem da corrente elétrica através
dele, define-se uma grandeza, dominada resistência elétrica, R, do condutor da seguinte
maneira:
R = V/i
Em que V é a diferença de potencial e i é a corrente elétrica
Observando a definição de resistência que acabamos de apresentar, podemos concluir que
a unidade dessa grandeza, no SI será 1 volt/ampère = 1V/A. Essa unidade é denominada 1 ohm
(representa-se pela letra grega Ω) . Essa unidade é uma homenagem prestada a Georg Simon
Ohm, um físico alemão, que colaborou no estudo de fenômenos relacionados com a corrente
elétrica.
Circuitos sobrecarregados
A eletricidade normalmente entra em nossa casa por meio de dois fios chamados de
linhas. Essas linhas, que são de resistência muito baixa, ramificam-se em circuitos paralelos que
conectam as lâmpadas do teto e as tomadas das paredes. As luzes e as tomadas estão
conectadas em paralelo (você fará uma pesquisa sobre circuitos paralelos e em série), de
maneira que um mesmo valor de voltagem é aplicado a cada uma delas, normalmente cerca de
110-220V. Quando se liga ou conecta mais dispositivos ao circuito, mais caminhos existem para a
corrente fluir e a resistência total diminui. A soma dessas correntes é igual à corrente da linha,
que pode ultrapassar os limites seguros. O circuito, neste caso, está sobrecarregado. O calor
gerado por um circuito sobrecarregado pode dar início a um incêndio.
Fusíveis de segurança
Para prevenir sobrecargas em circuitos, fusíveis são ligados em série ao longo da linha
fornecedora. Existem vários tipos de fusíveis. Um fusível pode ser construído com um fio interno
em forma de fita, que se aquecerá e derreterá para um determinado valor de corrente. Se o
fusível for classificado como de 20 ampères, ele deixará passar até 20 ampères, mas não mais do
que isso. Uma corrente acima desse valor derreterá o fusível, que estraga e interrompe o circuito.
Antes de o fusível ser trocado, a causa da sobrecarga deveria ser encontrada e solucionada. Com
frequência, o isolamento que separa os fios de um circuito é consumido pelo uso, o que permite
que os fios se toquem.
Outros tipos de fusíveis utilizam imãs ou fitas bimetálicas que abrem uma chave quando
uma corrente for excessiva.
Referências:
HEWITT, Paul G. Física Conceitual. 11 ed.- Porto Alegre: Bookman, 2002.
MÁXIMO, Antonio; Alvarenga, Beatriz. Curso de Física. v. 3. São Paulo: Scipione, 2000.