FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
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| Símbolo do Amperímetro |
Nos condutores metálicos movimentam-se desordenadamente uma verdadeira nuvem de elétrons, que são os elétrons livres. Com isso, o elétron migra com certa facilidade de um átomo par a outro e é isso que nos faz perceber que o material é bom condutor elétrico. Os metais possuem uma quantidade muito grande de elétrons livres, e em certas condições, esses elétrons podem ser colocados em movimento ordenado, constituindo então uma corrente elétrica. Contudo, quaisquer cargas elétricas em movimento ordenado constituem uma corrente elétrica, temos como exemplo íons positivos e negativos que podem se movimentar ordenadamente em um líquido, desde que sejam criadas condições para isso, constituindo correntes elétricas. O aparelho que mede a intensidade de corrente elétrica é o Amperímetro. Ele é constituído de um pequeno número de espira de fio grosso, tem baixa resistência e só pode ser ligado em série com a carga.
A corrente real é a corrente elétrica nos condutores metálicos que é constituída pela movimentação ordenada de elétrons, no entanto, tornou-se apropriado estabelecer- se uma convenção. Conforme essa convenção, a corrente elétrica nos condutores metálicos é constituída pelo movimento ordenado de partículas elementares positivas, portanto, em sentido contrário ao movimento real dos elétrons. Tal corrente, que faz uso dessas partículas positivas, é a chamada corrente convencional. E com isso, o modelo que consideramos é a corrente convencional.
Na definição matemática, consideraremos um condutor metálico pelo qual passa uma corrente elétrica, se destacarmos uma seção transversal S desse condutor, por ela passarão, num certo intervalo de tempo ∆t, n partículas elementares, que corresponde a uma carga elétrica ∆Q, que pode ser dada pela fórmula ∆Q = n ×e, onde é o valor da carga elétrica elementar em que e, é igual a 1,6 × 10–19 C. Com isso define-se matematicamente a intensidade de corrente elétrica (i) pela relação entre a carga elétrica ∆Q que passa pela seção S do fio condutor e o intervalo de tempo ∆t em que ocorreu essa passagem: i=∆Q/ ∆t. A partir dessa fórmula, podemos concluir que a unidade de intensidade de corrente no SI é Coulomb por segundo (CIs), que recebeu o nome de ampère (A), em homenagem ao matemático e físico francês André-Marie Ampère (1775-1836), um dos responsáveis pelo desenvolvimento da Eletricidade.
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| Voltímetro internamente |
Para aprimorar conhecimentos, citaremos outras grandezas elétricas que são: Tensão ou diferença de potencial (ddp) ->Representa o trabalho realizado entre dois pontos pelo campo elétrico PR unidade de tempo, ou seja, a força que impulsiona os elétrons, dada por: U= Wp/Q =>UA-UB =UAB/Q, símbolos J/C = volt. Porém, teremos que saber que Wp= P x T: Q =I x T => U= P x T /It = P/I, seu símbolo é: U, E ou V. A unidade padrão é o Volt, cujo símbolo é V. O aparelho que mede a tensão é o voltímetro, internamente, é constituído por um grande número de espiras de fio fino, possui alta resistência e deve ser ligado em paralelo com a carga.
A Resistência Elétrica é o grau de impedimento à movimentação dos elétrons presentes em qualquer substância, ou a oposição a passagem de corrente elétrica, seu símbolo é: R. A unidade padrão é o ohm, cujo símbolo é o (Ω). Os aparelhos que medem resistência devem ser ligados em paralelo com a carga e com o circuito desenergizado são elas: Ohmímetro - mede continuidade e médias resistências; Terrohmetro – mede baixas resistências de terra; Megohmetro – mede altas resistências de isolação. O símbolo do resistor é:
A Potência elétrica é o trabalho realizado dentro de um determinado período de tempo dado em segundos. A fórmula para encontrarmos a potência é: P=Wp/t =U.Q/t =U.It/t = UxI. Seu símbolo é: P e a unidade padrão é o Walt. O aparelho que mede potência é o wattímetro e seu símbolo é o W. Internamente, neste aparelho é constituído de uma bobina de corrente e uma bobina de tensão a sua ligação pode ser em série ou em paralelo.
O grande criador das leis de ohm foi George Simon Ohm, ele foi um físico alemão que viveu entre os anos de 1789 a 1854. Ele verificou experimentalmente que existem resistores nos quais a variação da corrente elétrica é proporcional à variação da diferença de potencial (ddp). Ohm realizou inúmeras experiências com diversos tipos de condutores, aplicando sobre eles várias intensidades de voltagens, contudo, percebeu que nos metais, principalmente, a relação entre a corrente elétrica e a diferença de potencial se mantinha sempre constante. Ele formulou a Primeira Lei de Ohm, nome dado em sua homenagem, que é dada pela fórmula I =U/R, onde R é a resistência elétrica, cuja unidade é o Ohm (Ω); e U é a diferença de potencial, cuja unidade é o Volt (V). Ohm verificou da seguinte lei que: “Em um condutor mantido a temperatura constante. O quociente da diferença de potencial entre os seus extremos pela intensidade da corrente é constante”. V1/I1 =V2/I2 =V3/I3 =Vn/In =R (resistência bomua). Com isso logo teremos: U=RxI; I=U/R e R=U/I ; P=RxI² e P=U² / R. É importante destacar que essa lei nem sempre é válida, ou seja, ela não se aplica a todos os resistores, pois depende do material que constitui o resistor. A Segunda Lei de Ohm descreve as grandezas que influenciam na resistência elétrica de um condutor. Essa lei diz que, a resistência de um condutor homogêneo de secção transversal constante é proporcional ao seu comprimento e da natureza do material de sua construção, e é inversamente proporcional à área de sua secção transversal. Em alguns materiais também depende de sua temperatura. Ela se expressa na seguinte fórmula: R= ρx ℓ/A, onde ρ é a resistividade, depende do material do condutor e de sua temperatura, ℓ é a largura do condutor e A é a área da secção transversal.
As resistências elétricas dos materiais elétricos variam com a temperatura. A resistência dos isolantes e de outros materiais não metálicos diminui com o aumento da temperatura, e nas ligas metálicas a resistências praticamente não varia com a temperatura. Esta variação é uma função linear entre as temperaturas a 50ºC e 200º C, tomando como base o seguinte experimento:
Nesse experimento está uma bateria, em serie com um amperímetro e o condutor. Quando aumentamos a temperatura, se o condutor for de metal puro a corrente diminui, se for de carbono ou outro material isolante a corrente aumenta, e se for de liga metálica, a corrente não varia.
Com isso podemos destacar que, as substâncias que aumentam de resistência com o aumento da temperatura são todos os materiais puros, cobre, prata, alumínio, ouro entre outros. Substâncias que diminui de resistência com o aumento da temperatura são: carbono, telúrio, carvão, óxidos metálicos e os outros materiais metálicos. Substâncias que praticamente não variam com a variação da temperatura são: ligas metálicas, níquel-cromo entre outro. Por nível de curiosidade, a Constantona é usando na fabricação e termoporos; a Manganina é utilizada na constituição de resistência para aparelho de medição; o Niquel- cromo é usado para resistências (fogões, fornos , ferros).
Trançando-se as curvas de R=F(t) para vários materiais obtem-se o gráfico abaixo:
REFERÊNCIAS
Olá,
ResponderExcluirNo texto não é dito as condições para que ocorra a corrente elétrica. Rever o trecho que define a tensão ou DDP, pois não está muito claro. A ideia das figuras é legal, mas é necessário melhorar a qualidade, pois não estão bem visíveis. Por fim, deixar claro que o gráfico no fim do texto é de R(registência eletrica) em função de T (Temperatura)
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