Transcript O que é Física?

Instituto Tecnológico do Sudoeste Paulista
Faculdade de Engenharia Elétrica – FEE
Bacharelado em Engenharia Elétrica
Aula 9
Eletrodinâmica: Corrente Elétrica e
Resistência Elétrica
Física Geral e Experimental III
Prof. Ms. Alysson Cristiano Beneti
IPAUSSU-SP
2012
Corrente Elétrica
Definição: é uma grandeza que mede a quantidade de carga
elétrica que atravessa determinada área de um condutor em
determinado intervalo de tempo.
i
dQ
dt
Coulomb
segundo
 Ampère
Onde: Q – carga elétrica – C(Coulomb)
t – tempo - s(segundo)
i – corrente elétrica – A(Ampère)
Corrente Elétrica
O movimento de cargas elétricas no interior de condutores
ocorre por meio da migração de elétrons de uma
extremidade do condutor para a outra.
Condutor sem ddp aplicada em suas
extremidades. Movimento aleatório dos elétrons
em direções diversas, por causa da agitação
molecular (proporcional à temperatura)
Simulação
Condutor com ddp aplicada em suas extremidades.
Surge um campo elétrico no interior do fio que
interage com o campo elétrico de cada elétron,
promovendo uma força eletrostática. O movimento
aleatório dos elétrons em direções diversas ainda
existe, mas é sobreposto ao movimento de arrasto
dos elétrons dentro do condutor.
Sentidos da Corrente Elétrica
Real: movimento dos elétrons (polo negativo para o positivo)
Convencional: movimento hipotético de cargas positivas
(polo positivo para o negativo, não existe na realidade)
Símbolo de uma Pilha (Gerador)
É o que ocorre na realidade,
o movimento de elétrons.
Símbolo de uma Pilha (Gerador)
Não existe movimento de prótons,
mas permanece esta concepção
por motivos históricos até hoje.
1. (Halliday, p.160) Durante os 4 minutos em que uma corrente de 5
Ampères atravessa um fio, (a) quantos coulombs e (b) quantos
elétrons passam por uma secção reta do fio?
a )i 
dQ
4 min  240 s
dt
Como Q  constante
(não
depende de função) :
i
5
Q
t
Q
240
  Q  1200 C
b )  Q  n .e

1200  n . 1, 6 . 10
n
1200
1, 6 . 10
 19
 19
 7 ,5 . 10
21
elétrons
Efeitos da Corrente Elétrica
Térmico ou Joule
Químico
Magnético
Luminoso
Fisiológico
Densidade de Corrente Elétrica (J)
i
 J .d A
A  Área de secção transvers al do condutor
Se a corrente é uniforme
i  J .A
J 
i
A
Velocidade de Deriva de Corrente (vd)
vd 
J
ne
Densidade de corrente (A/m2)
Densidade de carga dos portadores (C/m3)
Velocidade dos elétrons sem corrente elétrica = 106m/s
Velocidade dos elétrons com corrente elétrica = 10-5 ou 10-4m/s
1. (Halliday, p.160) Uma corrente de 1,2.10-10A atravessa um fio de
cobre de 2,5mm de diâmetro. O número de portadores de carga por
unidade de volume é 8,49.1028m-3. Supondo que a corrente é
uniforme, calcule (a) a densidade de corrente e (b) a velocidade de
deriva dos elétrons.
a)J 
2
 0 , 0025 
2
6
2
A   .r   .
  4 , 9 . 10 m
2


i
A
J 
1, 2 . 10
4 , 9 . 10
b )vd 
J
ne
 10
6
A
m
2
2 , 44 . 10

8 , 49 . 10
A
v d  1,8 . 10
 15
5
 2 , 44 . 10
28
m
5
3
A/m
A/m
2
. 1, 6 . 10
2
3
 19
C
C
m  1,8 . 10 15 s .m
C
C
m
Recomendo
resolver o
exemplo 26-5
página 150 do
Halliday
2
m
3
2
 1,8 . 10
 15
m/s
Resistência Elétrica (R)
É uma grandeza que representa a oposição
que os materiais possuem à passagem de
corrente elétrica.
Isolantes: resistência elétrica maior
Condutores: resistência elétrica menor
OBS: vale lembrar que para altas ddp´s os isolantes são ionizados e
tornam-se condutores.
Unidade de medida de resistência  Volt/Ampère =  (OHM)
Resistência (R) e Resistividade Elétrica ()
A
L
R  
L
A
Simulação
Resistência (R) e Resistividade Elétrica ()
   o   o . .( T  To )
Resistividade do cobre em função da temperatura.
1. (Halliday, p.149) Uma amostra de ferro em forma de
paralelepípedo tem dimensões 1,2cm x 1,2cm x 15cm. Uma ddp é
aplicada à amostra entre as faces paralelas de tal forma que as faces
são superfícies equipotenciais. Determine a resistência da amostra
se as faces paralelas forem (1) as extremidades quadradas (1,2cm x
1,2cm); (2) as extremidades retangulares (1,2cm x 15cm)
Tabela :  ferro  9 , 68 . 10
R  .
8
 .m
L
Tabela :  ferro  9 , 68 . 10
R  .
A
8
 .m
L
A
0 ,15
8
(1) R  9 , 68 . 10 .
0 , 012 . 0 , 012
R  0 , 0001   1 . 10
4

8
( 2 ) R  9 , 68 . 10 .
0 , 012
0 ,15 . 0 , 012
R  6 , 45 . 10
7
