A energia elétrica é de fundamental importância nos dias de hoje, com a criação cada vez maior dos aparelhos eletrodomésticos e de equipamentos tecnológicos é que percebemos sua necessidade para o funcionamento dos mesmos. Esses aparelhos funcionam apenas quando em contato com alguma fonte de energia, podendo ela ser uma pilha ou uma tomada energizada. Tais aparelhos possuem fios condutores os quais são constituídos de elétrons livres, e quando ligados a alguma fonte de energia na qual tenha uma diferença de potencial (tensão elétrica), seus elétrons livres passam a se movimentar de modo combinado, conduzindo a energia elétrica necessária para o seu funcionamento. Tal movimentação ordenada dos elétrons é o que chamamos de corrente elétrica. Para obtenção de uma corrente elétrica, é indispensável à criação de um campo elétrico no fio condutor do aparelho. No caso dos metais que são considerados bons condutores de eletricidade, quando estão em equilíbrio seus elétrons livres se encontram em movimentos caóticos, como pode ser visto na figura abaixo:
É com a presença do campo magnético que se terá níveis de energia potencial diferentes, e esses diferentes níveis de energia potencial gerarão uma diferença de potencial, conhecida como tensão elétrica. O surgimento dessa diferença de potencial é oriundo da ligação entre um condutor e uma pilha, ou um condutor e outra fonte de energia. Quando se é aplicado à diferença de potencial, o movimento livre dos elétrons no fio condutor continua a existir, porém agora com um movimento ordenado, e esse movimento dos elétrons num só sentido é denominado corrente elétrica.
Existem dois sentidos para corrente elétrica, o real e o convencional. No exemplo da figura abaixo, onde temos um circuito elétrico com uma pilha como fonte de energia, no sentido real da corrente as cargas saem do pólo negativo, onde há excesso de elétrons, em direção ao pólo positivo, o qual há falta de elétrons. Já o sentido convencional da corrente foi atribuído pelos físicos, acredita-se que as cargas elétricas saiam do pólo positivo até o pólo negativo, nesse caso, mostrado na pilha.
(Referência: http://cientificamentefalando-margarida.blogspot.com/2011/03/sentido-real-e-sentido-convencional.html)
Chamamos de carga elétrica elementar a quantidade de carga elétrica de um elétron, onde essa carga elétrica tem valor conhecido. Multiplicando a quantidade de elétrons (n) pelo valor de suas respectivas cargas elétricas elementares (e) teremos a quantidade total de carga elétrica (Q). O valor de e=1,6x10^-19C. A unidade no sistema internacional de carga elétrica é dada em Coulomb.
A corrente elétrica terá sua intensidade elevada quando existir a presença de mais elétrons passando pela seção do fio condutor, ou seja, quanto mais cargas passarem no menor intervalo de tempo. Por tanto, pode-se definir corrente elétrica como sendo a variação da quantidade de carga elétrica dividida pela variação do tempo, i=ΔQ/ΔT. A unidade de corrente no sistema internacional é o Coulomb por segundo, conhecido como ampère (A). 1A= 1C/1s.
Assim podemos falar também de um dos físicos que mais investigou sobre condução elétrica, o alemão Georg Simon Ohm, na qual desenvolveu a primeira teoria matemática sobre condução elétrica. Ele se baseou em vários estudos, além de ter comprovado o fenômeno da polarização das pilhas, demonstrou também que num circuito uma corrente elétrica, ao percorrer um resistor (R), será proporcional a Tensão denominada (U), assim, denominando a primeira lei de Ohm tendo então, U= R.I
Onde R= resistência onde sua unidade é o Ohm (Ω), em homenagem ao físico Georg Simon Ohm que propôs a lei, U= tensão com unidade Volt (V), batizada em honra ao físico italiano Alessandro Volta e I= corrente elétrica cuja unidade é em Amperes (A), em homenagem ao físico francês André-Marie Ampère.
Essa lei mostra a diferença de potencial que é produzida quando há a passagem de corrente elétrica por uma dada resistência.
Este físico também elaborou a segunda lei, que afirma que a resistência depende da espessura e comprimento do condutor e do material na qual foi feito. Neste caso a resistência será diretamente proporcional ao comprimento do condutor e inversamente proporcional a espessura do mesmo.
Partindo deste principio R= ρ. L/A, onde L é o comprimento do condutor, A é sua respectiva área e ρ é sua resistividade.Esta equação mostra que se aumentarmos o comprimento do fio, aumentamos a resistência elétrica e o aumento da área diminui a resistencia elétrica. Então como já sabemos a primeira lei de Ohm e a segunda Lei de Ohm, podemos elaborar também uma relação entre a resistência elétrica com a temperatura, de que forma? Como sabemos os metais são bons condutores de corrente elétrica, mas alguns são melhores condutores que outros. Nos metais temos vários elétrons livres como já vimos logo acima, e é exatamente o movimento ordenado destes elétrons que cria a corrente elétrica, porém na prata e no ouro os elétrons livres têm maior facilidade para se movimentarem do que no cobre e no chumbo, e é exatamente essa dificuldade que um material apresenta à passagem da corrente, que se denomina resistência elétrica. Então podemos dizer que o chumbo possui uma resistência elétrica maior do que o ouro. Partindo então desse principio um condutor metálico, ao ser percorrido por uma corrente elétrica, se aquece, ou seja, a energia cinética da corrente elétrica que está passando pelo fio, se transforma em energia térmica, assim ocorrendo as perdas por efeito joule. Como exemplo de eletrodomésticos que ocorrem esse tipo de efeito é o ferro de passar roupa, o secador de cabelos ou numa estufa elétrica.Esse fenômeno, de perda de energia cinética da corrente elétrica, chamada efeito Joule, é devido aos choques dos elétrons contra os átomos do material condutor. Em decorrência desses choques dos elétrons contra os átomos de uma resistência ocorre um aumento da temperatura do condutor, no caso de uma lâmpada incandescente o filamento vai esquentar a ponto de produzir luminosidade.
Concluindo então podemos observar que a corrente elétrica não é fornecida pela tomada, a diferença de potencial ou tensão, não cria elétrons, os elétrons já existem nos condutores, porém permanecem em um movimento livre e não ordenado, assim, a diferença de potencial, ou tensão, é que faz com que ocorra a corrente elétrica, deslocando os elétrons livres em um só sentido, e essa corrente elétrica dependendo do condutor, pode fazer com que haja um aumento de temperatura no mesmo, quando sua energia cinética se transforma em energia térmica fazendo com que haja perdas de energia cinética por efeito joule, assim, podemos utilizar esse aumento de temperatura em vários eletrodomésticos, como aquecedores.
REFERENCIAS:
Visitados em 30/06/2011.
Olá,
ResponderExcluirBoa discussão sobre o conceito de corrente elétrica. Verifique que tem letras de tamanhos diferentes. A equação da corrente elétrica não está visível.Faltou a discussão sobre a influência do aumento da temperatura numa resistência.
Abraços,