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Eletrodinâmica
AULA INTERATIVA
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Introdução
Nesta aula aprenderemos sobre os efeitos produzidos por cargas elétricas em
movimento.
Sabemos que os materiais condutores se caracterizam pelo fato de
possuírem elétrons que são fracamente ligados a seus átomos e por essa
razão são chamados de elétrons livres.
movimento desordenado
PROF. PAULO VICENTE
ELETRODINÂMICA
Corrente elétrica
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Eletrodinâmica
sem diferença de potencial
Eletrodinâmica
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Introdução
Definição
Nesta aula aprenderemos sobre os efeitos produzidos por cargas elétricas em
movimento.
Sabemos que os materiais condutores se caracterizam pelo fato de
possuírem elétrons que são fracamente ligados a seus átomos e por essa
razão são chamados de elétrons livres.
Chamamos de corrente elétrica ao movimento de portadores de carga, que
nos sólidos são os elétrons. Nos líquidos e gases além dos elétrons, se
movimentam também íons positivos e negativos.
corrente real
Definimos a intensidade da corrente elétrica como sendo o fluxo de
portadores de carga por unidade de tempo que passa uma secção transversal
do condutor.
Onde:
corrente convencional
com diferença de potencial
Q = n.e : quantidade de carga em coulomb
Δt: intervalo de tempo em segundos
i: corrente elétrica em ampère
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Eletrodinâmica
Tipos de corrente elétrica
Corrente contínua
É toda corrente de sentido e intensidade
constantes com o tempo, por exemplo,
uma pilha ou bateria é capaz de fornecer
corrente contínua.
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Eletrodinâmica
Exercício resolvido
Através de uma secção transversal de um condutor metálico passam, em
média, 5.1020 elétrons a cada 4 s. Sendo a carga elementar igual a 1,6.10-19 C.
Determine:
a) A quantidade de carga elétrica que passa pela secção transversal no
intervalo considerado.
b) A intensidade média da corrente elétrica no condutor.
I
+
t
Corrente alternada
É toda corrente que muda, periodicamente,
de intensidade e sentido. Nas tomadas
residenciais temos uma corrente elétrica que
oscila com uma freqüência de 60Hz ( 60 ciclos
por segundo)
I
t
Eletrodinâmica
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Eletrodinâmica
Exercício resolvido
Exercício resolvido
Através de uma secção transversal de um condutor metálico passam, em
média, 5.1020 elétrons a cada 4 s. Sendo a carga elementar igual a 1,6.10-19 C.
Determine:
a) A quantidade de carga elétrica que passa pela secção transversal no
intervalo considerado.
b) A intensidade média da corrente elétrica no condutor.
Através de uma secção transversal de um condutor metálico passam, em
média, 5.1020 elétrons a cada 4 s. Sendo a carga elementar igual a 1,6.10-19 C.
Determine:
a) A quantidade de carga elétrica que passa pela secção transversal no
intervalo considerado.
b) A intensidade média da corrente elétrica no condutor.
Solução:
Solução:
a) A quantidade de carga elétrica é
dada por
a) A quantidade de carga elétrica é
dada por
Q = n⋅e
Q = n⋅e
n → número de elétrons
e → carga elementar
n : número de elétrons
e : carga elementar
Então
Então
Q = 5 ⋅ 10 20 ⋅ 1,6 ⋅ 10 −19
Q = 80 C
Q = 5 ⋅ 10 20 ⋅ 1,6 ⋅ 10 −19
Q = 80 C
b) A intensidade média da corrente
é da dada por
i=
Q
Δt
Q : quantidade de carga
Δt : intervalo de tempo
Então
i=
80
⇒ i = 20 A
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Eletrodinâmica
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Eletrodinâmica
Efeitos da corrente elétrica
Efeitos da corrente elétrica
Efeito térmico ou efeito Joule
Efeito químico
Quando uma corrente elétrica atravessa um condutor
ocorre transformação de energia elétrica em energia
térmica, denominado de efeito Joule. É o princípio de
funcionamento do ferro de passar, do chuveiro
elétrico e de aquecedores elétricos..
Uma solução eletrolítica sofre decomposição, quando
é atravessada por uma corrente elétrica. É a
eletrólise. Esse efeito é utilizado, por exemplo, no
revestimento de metais: cromagem, niquelação etc.
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Efeito luminoso
Efeito magnético
Em determinadas condições, a passagem da corrente
elétrica através de um gás rarefeito faz com que ele
emita luz. As lâmpadas fluorescentes e os anúncios
luminosos são aplicações desse efeito. Neles há a
transformação direta de energia elétrica em energia
luminosa.
Um condutor percorrido por uma corrente elétrica
cria, na região próxima a ele, um campo magnético.
Este efeito constitui a base de funcionamento de
motores, transformadores e sua descoberta permitiu
a unificação da eletricidade e do magnetismo.
Eletrodinâmica
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Eletrodinâmica
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Efeitos da corrente elétrica
Potência elétrica
Efeito fisiológico
É a medida da rapidez com que se transfere energia.
A corrente elétrica age diretamente no sistema
nervoso, provocando contrações musculares, quando
isto ocorre dizemos que a pessoa tomou um choque
elétrico.
No caso dos aparelhos elétricos, a energia transformada ou transferida
corresponde ao trabalho da força elétrica necessária para deslocar certa
quantidade de carga.
Uma corrente elétrica a partir de 10 mA já pode ser
fatal ao ser humano, se atravessar o tórax passando
pelo coração, pois é capaz de alterar os batimentos
cardíacos.
E
P=
Δt
Sabemos que
E = Q ⋅U
Onde:
E → energia em joule
Δt → intervalo de tempo em segundos
P → potência em watt
Onde:
E → energia em joule
Q → quantidade de carga em coulomb
U → diferença de potencial em volts
Substituindo na expressão de potência
P=
Q ⋅U
⇒ P = U⋅i
Δt
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Eletrodinâmica
Eletrodinâmica
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Exercício resolvido
Exercício resolvido
Qual a energia consumida por um chuveiro elétrico de potência 3000 W
ligado por 20 min?
Solução
Qual a energia consumida por um chuveiro elétrico de potência 3000 W
ligado por 20 min?
O quilowatt-hora
Solução
Sabemos que
Sabemos que
P=
E
⇒ E = P ⋅ Δt
Δt
P=
E
⇒ E = P ⋅ Δt
Δt
Para obter a energia em joule,
devemos converter 20 min para
segundos.
Para obter a energia em joule,
devemos converter 20 min para
segundos.
Δt = 20 ⋅ 60 = 1200 s
Δt = 20 ⋅ 60 = 1200 s
Então
Então
E = 3000 ⋅ 1200
E = 3000 ⋅ 1200
E = 3.600.000 J
E = 3.600.000 J
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Exercício resolvido
Qual a energia consumida por um chuveiro elétrico de potência 3000 W
ligado por 20 min?
O quilowatt-hora
Refazendo...
Sabemos que
E
P=
⇒ E = P ⋅ Δt
Δt
P = 3000 W = 3 kW
Δt = 20 60 = 1 3 h
Então
E = 3 ⋅1 3
E = 1 kW ⋅ h
A unidade de medida de energia
do S.I é o joule (J), no entanto,
essa unidade é muito pequena
para medir o consumo de energia.
Por esta razão, costuma-se
utilizar uma outra unidade de
medida conhecida como
quilowatt-hora, onde usamos a
potência em quilowatt e o tempo
em horas.
Assim:
1 kW ⋅ h = 3.600.000 J
FIM DA AULA
A unidade de medida de energia
do S.I é o joule (J), no entanto,
essa unidade é muito pequena
para medir o consumo de energia.
Por esta razão, costuma-se
utilizar uma outra unidade de
medida conhecida como
quilowatt-hora, onde usamos a
potência em quilowatt e o tempo
em horas.