Transcript Corrente elétrica

FÍSICA
TERCEIRO ANO
Giovani
Corrente elétrica
Corrente elétrica é o movimento ordenado dos portadores de
carga num certo sentido conforme o campo elétrico.
Q
i=
Δt
Área = Q
Corrente contínua –CC
Os portadores de cargas deslocam-se sempre no mesmo
sentido
São geradores CC: Pilhas, baterias e dínamos
Corrente alternada – CA
Os portadores de cargas deslocam-se alternadamente de
um sentido para outro
São geradores CA: alternadores de carro e usinas
Corrente elétrica
Corrente Contínua
Sentidos da Corrente
i(A)
Sentido convencional da
corrente
t(s)
+
-
Corrente Alternada
Sentido real da corrente
i(A)
t(s)
Resistor
Resistor é o dispositivo que transforma energia elétrica em
energia térmica.
Todo condutor é resistor, pois um fio condutor quando
percorrido por corrente elétrica dissipa energia no aquecimento
(Efeito Joule).
(PEIES 04) Sejam as seguintes afirmativas sobre a corrente
elétrica num condutor usual:
I. A intensidade de uma corrente elétrica é definida como o
número de elétrons que atravessaram um plano que corta o
condutor por unidade de tempo.
II. Do ponto de vista físico, sempre existe corrente elétrica
quando existe movimento de elétrons num condutor.
III. A causa da corrente elétrica é a existência de um campo
elétrico não-nulo no interior do condutor.
Está(ão) correta(s):
Solução:
a) apenas I
I  A corrente elétrica é definida como a
b) apenas II
carga que passa na unidade de
X c) apenas III
tempo. 
d) apenas II e III
II  Não. Deve haver movimento
e) I, II e III
ordenado dos portadores de carga. 
III . 
Resistor
Resistência Elétrica (R)
É definido como a relação entre a tensão que um
resistor é submetida e a corrente que passa por
ele.
U
R
i
A unidade de resistência elétrica é o ohm(Ω)
Resistor
Resistores ôhmicos
É o resistor que apresenta resistência constante.
U
i
Resistores não-ôhmicos
É o resistor que não apresenta resistência constante.
U
i
Lei de ohm
“Nos materiais ôhmicos a diferença de potencial
(ddp) num segmento de condutor é proporcional a
corrente.”
“Nos resistores ôhmicos, alternando a polaridade
do resistor ou variando a tensão a resistência
permanece constante.”
U
i
Simbologia:
=R
Não depende da tensão ou
da corrente elétrica
U = R.i + 0
Resistividade
A resistência elétrica R depende de três fatores:
• comprimento do condutor ℓ
• área da secção reta transversal do condutor A
• material que ele é feito (resistividade ρ)
R=ρ
ℓ
A
resistividade
característica do material
(não depende das dimensões
do mesmo)
varia com a temperatura
A condutividade elétrica C é o inverso da
resistência elétrica R
(UFSM 03) Considere as seguintes afirmativas:
I- Um dispositivo condutor obedece à Lei de Ohm, quando
sua resistência é independente do valor e da polaridade da
diferença de potencial (ddp) aplicada.
II- A relação entre a diferença de potencial (ddp) aplicada em
um fio condutor e a corrente que nele circula define a lei de
Ohm.
III- A lei de Ohm diz que a resistência de um fio condutor é
diretamente proporcional às suas dimensões.
Está(ão) correta(s): Solução:
I  É uma das formas de enunciar a lei de
X a) apenas I
Ohm. 
b) apenas II
II  A relação entre a diferença de potencial
c) apenas III
(ddp) aplicada em um fio condutor e a
d) apenas I e II
corrente que nele circula define a
e) apenas II e III
resistência elétrica e não lei de Ohm. 
III . A lei de Ohm não faz referencia as
dimensões do resistor.
(PEIES 99) Um fio de resistência R é ligado a uma fonte que
fornece uma tensão. Se for reduzida à metade a área da
seção reta do fio, sem alterar o seu comprimento, e se ele
permanecer ligado à mesma fonte, a corrente fica:
a) reduzida à quarta parte
b) quadruplicada
c) igual
d) duplicada
X e) reduzida à metade
Solução:
Reduzindo a área A a metade a
resistência R dobra:
R=ρ
ℓ
A
Como i=U/R, dobrando-se a
resistência R, reduz-se a
corrente i a metade.
Associação de resistores
Série
is = i1 = i2 = i3
Us = U1 + U2 + U3
Rs = R1 + R2 + R3
Associação de resistores
Paralelo
Us = U1 = U2 = U3
i = i1 + i2 + i3
1
1
1
1
=
+
+
Rs R1 R2 R3
Efeito Joule
Efeito Joule é a dissipação de energia elétrica (E)
em térmica motivada pelo movimento de elétrons
no condutor.
Energia elétrica - E
E = P. Δt
Potência - P
P = U.i
P = R.i2
2
U
P=
R
Energia → volt . Ampère . segundo = Joule
Potência → volt . Ampère = Watt
1KWh = 3.600.000j
Efeito Joule
Análise de proporcionalidade
P = U.i Qualquer circuito
Potencia
elétrica
P= E
Δt
P = R.i2 Circuito em série
U2 Circuito em
P=
R paralelo
Circuito em série →maior resistência → maior a potência
Circuito em paralelo →maior resistência → menor a potência
(UFSM 00) Em uma residência, estão ligados 6 lâmpadas de
60 W cada uma, um ferro de passar roupa de 400 W e uma
ducha de 3200 W. Se a tensão na rede é de 220 V, a corrente
que circula nos fios que levam a energia elétrica à
residência, tem uma intensidade, em A, de
a) 8
b) 10
c) 15
X d) 18
e) 20
Solução:
P=U.i
Potência total: 6x60w = 360w
+ 1x400w = 400w
+ 1x3200w =3200w
P =3960w
P=U.i
3960=220xi
i=18A
Medidores elétricos
Amperímetro
 É o equipamento destinado a medir corrente
elétrica.
 Deve ser ligado em série.
 Deve apresentar resistência interna pequena.
 O amperímetro ideal deve ter resistência interna
nula.
Voltímetro
 É o equipamento destinado a medir ddp
(tensão).
 Deve ser ligado em paralelo.
 Deve apresentar resistência interna grande.
 O voltímetro ideal deve ter resistência interna
infinita.
Geradores elétricos
São os equipamentos destinados a transformar
outras formas de energia em energia elétrica.
Etotal
Energia química
Pilha
Eútil
Energia elétrica
Edissipada
Energia térmica
U
Equação do Gerador
Eútil = Etotal - Edissipada
ε
U = ε – r.i
icc
i
r

icc
Geradores elétricos
U
ε
A máxima potência de um gerador é
obtida quando a corrente e a tensão
são respectivamente:
U = ε –r.i
ε/ 2
Icc/2
icc
i
P
Pmáx
i = icc/2
U = ε/2
A potência máxima é dada por.
P = ε.i – r.i²
Pm áx
Icc/2 icc
i
2
4r
Receptores elétricos
São os equipamentos destinados a
transformar energia elétrica em outras
formas de energia exceto térmica.
Etotal
Energia elétrica
Motor
Eútil
Energia mecânica
Edissipada
Energia térmica
Equação do receptor
Etotal = Eútil + Edissipada
U = ε´ + r´.i
U
ε´
)α
i
r = tg α
(PEIES 07) Um gerador tem uma força eletromotriz de 1,5 V e
uma resistência interna de 0,1 Ω. Ligando-se seus terminais
a um resistor com uma resistência de 0,4 Ω, a diferença de
potencial entre esses terminais (em V) é
Solução:
a) 1,0
ε =1,5V
X b) 1,2
r =0,1Ω
c) 1,5
R =0,4 Ω
d) 1,8
U=?
e) 3,0
Para o gerador: U = ε – r.i
Para o resistor ligado ao gerador: U = R.i
Logo: ε – r.i = R.i
1,5 – 0,1.i = 0,4.i
1,5 = 0,5.i logo: i = 3A
U = R.i
U = 0,4.3
U= 1,2V
(PEIES 05) Um motor elétrico que está ligado a uma bateria
de 12V e que lhe fornece uma corrente elétrica de 5,0A,
desenvolveu uma potência mecânica de 55W. Considerando
que o restante da energia foi transformado em energia
interna, qual a resistência interna do motor?
a) 2,0
b) 1,0
c) 0,5
X d) 0,2
e) 0,1
Solução:
U = 12V (tensão útil do gerador logo total do
receptor)
i = 5A
P = 55w (potência útil do motor: P = ε’.i )
r’ = ?
Como P = ε’.i
55= ε’.5 logo: ε’ = 11V
Para o motor: U = ε’ + r’.i
12 = 11 +r’.5
1 = 5.r’
r’ = 0,2Ω
LEIS DE KICHHOFF
1º LEI (lei de nós)
“Em um nó, a soma das correntes que chegam
no nó é igual a soma das correntes que saem
do nó.”
2º LEI (lei das malhas)
“Percorrendo-se uma malha, em um ciclo, a
soma das tensões é nula”.
Observação:
A tensão nas extremidades de um ramo é a
soma algébrica da tensão em cada
componente do ramo.
LEIS DE KICHHOFF
A
i3
α
i1
i2
β
B
Nó A:
i1+i2 = i3
Malha α:
-12 +0,5.i1 -1.i2 +7 = 0
-7 +1.i2 +10.i3 = 0
Malha β:
Resolvendo
o sistema
i1= 4A
i2 = -3A
I3 = 1A
i1+ i2 -i3 =0
0,5.i1 -1.i2 = 5
1.i2 +10.i3 = 7
4A
3A
1A
LEIS DE KICHHOFF
O potencial do ponto A é 30V. Qual o potencial do ponto B?
60V
12V
A
B
6Ω
2A
8Ω
VB -VA = -8.i +60 -6.i -12
VB - 30 = -8.2 +60 -6.2 -12
VB - 30 = -16 + 60 -12 -12
VB = 30 +20
VB = 50v
Observe que UAB = 20v