Corrente elétrica e D.D.P.

 CONCEITOS BASICOS 

 

CONDUTORES E ISOLANTES

 

Condutor elétrico é todo meio material que permite a passagem de elétrons. De forma geral, pode-se observar os metais são bons condutores pois possuem “elétrons livres” que são os elétrons da última camada de um átomo, também chamada camada de valência e dessa forma são fracamente ligados ao núcleo da átomo. Os bons condutores de eletricidade – metais como cobre, ouro, prata – têm apenas um elétron na camada de valência.

É importante observar que existem condutores nos estados sólido, líquido e gasoso:

·                    Nos sólidos (metais) os portadores de carga elétrica são os elétrons.

·                    Nos líquidos (soluções iônicas) os portadores de carga elétrica são os íons (cátions e ânions)

·                    Nos gases condutores (gases ionizados) os portadores de carga elétrica são íons e elétrons.

 

O isolante é o material que não permite ou possui uma grande dificuldade na passagem dos elétrons. Os corpos não metais como o vidro, borracha e plástico são exemplos de isolantes elétricos.

 

CORRENTE ELÉTRICA

 

Define-se corrente elétrica como:

 

Movimento ordenado dos elétrons livres, devido a uma diferença de potencial entre dois pontos do condutor.

 

A corrente elétrica pode ser do tipo eletrônica que é o movimento ordenado de elétrons e ocorre principalmente nos metais. E pode ser iônica que se refere a movimento de íons que pode ocorrer em fluídos.

 

 

Sentido da Corrente Elétrica

 

Num condutor metálico, os elétrons livres se movimentam do pólo negativo para o pólo positivo.

Nos condutores gasosos e soluções eletrolíticas, a corrente elétrica é constituída de íons positivos e negativos se movimentando nos dois sentidos.

Para estabelecer um padrão para o sentido da corrente elétrica, adota-se o sentido convencional, ou seja, sentido da corrente é o sentido de movimento das cargas positivas (teórico).

  

Intensidade da Corrente Elétrica

 

Considere uma secção transversal de um fio condutor percorrido por uma corrente elétrica.

A grandeza física escalar intensidade de corrente elétrica (i) será definida como a razão entre a carga que passa pela secção e o intervalo de tempo para atravessá-la.

No Sistema Internacional de Unidades (SI), a intensidade da corrente elétrica é medida em ampère (A) onde:

1mA = 10–3 A 

 

O nome ampère é uma homenagem ao cientista francês André Marie Ampère (1775-1836).

 

Importante lembrar que a carga elétrica é determinada por:

 

Q = n . e

 

Onde:

n ® é o número de elétrons que passa pela secção reta no respectivo tempo;

e ® é a carga elementar do elétron (e = 1,6 . 10^–19 C).

 

Para medir a corrente, pode-se utilizar um instrumento de medida chamado amperímetro.

 

No caso de condutores iônicos, os cátions (+) e os ânions participam da corrente iônica, A carga elétrica que atravessa uma secção transversal do condutor numa unidade de tempo e determinado pela soma dos valores absolutos das cargas dos cátions e dos ânions:

Q = |Q_cátion| + |Q_ânions|

 

Gráfico i x t

 

Quando a corrente elétrica varia com o tempo não se pode calcular a carga que atravessou a secção transversal do condutor pela expressão Q = i . Dt . Neste caso, deve-se construir o gráfico (i x t) que apresenta como a intensidade da corrente elétrica varia com o tempo. Neste gráfico, a área é numericamente igual a carga elétrica que atravessou a secção transversal o condutor no intervalo de tempo Dt.

 

Tipos de Corrente Elétrica

 

Podemos classificar a corrente elétrica em função de sua intensidade e de seu sentido no decorrer do tempo. Podemos, então, ter dois tipos de corrente elétrica:

 

Corrente Contínua

 

É aquela cuja intensidade e sentido permanecem constantes no decorrer do tempo. Este tipo de corrente é fornecido por pilhas comuns e baterias de automóvel. O gráfico i x t:

Corrente Alternada

 

É aquela cuja intensidade varia de forma senoidal com o tempo e o sentido inverte periodicamente. Este tipo de corrente é usado nas residências. O gráfico i x t:

 

Tensão ou ddp

 

Define-se tensão elétrica a grandeza que indica qual a quantidade de energia elétrica foi fornecida pelo gerador para cada unidade de carga elétrica que o atravessa.

Assim, determina-se a tensão da seguinte forma:

Sendo a energia elétrica dada em joule (J) e a carga elétrica em Coulomb (C), a tensão é dada em J/C que é denominada volt (V).

PRINCÍPIOS DA ÓPTICA GEOMÉTRICA

PRINCÍPIOS DA ÓPTICA GEOMÉTRICA

 

Princípio da propagação retilínea

 

Nos meios ordinários e transparentes, a luz se propaga em linha reta.

Formação de sombra e penumbra

Como é observado na figura acima, a região de sombra corresponde à ausência de luz e a região com ausência parcial de luz corresponde à penumbra.

 

Eclipse lunar.

 

Ocorre quando há um alinhamento do Sol, Terra e Lua. Como a Lua é uma fonte de luz secundária e fica dentro do cone de sombra da Terra, ela não receberá luz do Sol e não mais brilhará.

 

Eclipse solar.

 

Ocorre no alinhamento do Sol, Lua e Terra. A Lua formará uma região de sombra e penumbra na superfície da Terra. Na região de sombra, observa-se um eclipse total e na região de penumbra, um eclipse parcial

 

 

Câmara escura de orifício

 

é uma caixa de paredes opacas dotada de um orifício, diante do qual é colocado um objeto.

Os raios que partem do objeto atravessam o orifício e incidem na parede do fundo da caixa, projetando uma figura semelhante ao objeto, porém invertida em relação ao mesmo.

 

 

Em que:

o = tamanho do objeto;

i = tamanho da imagem;

p = distância do objeto à câmara;

p’ = distância da imagem à câmara.

 

Observa-se uma semelhança de triângulos onde: i/o = p'/p

 

Princípio da Independência dos Raios Luminosos

 

Quando vários feixes luminosos, emitidos por fontes diferentes, propagam-se simultaneamente, cada um deles comporta-se como se os outros não existissem.

 

 

Princípio da Reversibilidade dos Raios Luminosos

 

Se o sentido de propagação de um raio de luz for revertido, ele continua a percorrer a mesma trajetória, em sentido contrário.

Observe que o raio de luz segue a mesma trajetória no sentido do ponto A para o ponto B como do ponto B para o ponto A.