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Conhecimentos necessários:
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Navegação
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Agora que já temos a base, que tal começarmos a eletricidade de fato?
O átomo, como muitos já sabem, é o que forma todo material que existe, ou seja, é a unidade fundamental da matéria. Mesmo com isso, ele possui pequenos elementos que compõem sua estrutura, chamadas de partículas subatômicas:
A estrutura do átomo tem o núcleo, que possui 99,9% do peso do átomo e tem os nêutrons (com carga neutra) e prótons (carga positiva). Fora do núcleo, há os elétrons (carga negativa) rodeando o núcleo do átomo.
Para um átomo estar estável, ele precisa possuir a mesma quantidade de prótons e elétrons.
A camada mais externa dos átomos é chamada de camada de valência, sendo justamente essa camada que os elétrons se desprendem com mais facilidade para irem em outros lugares e criarem, assim, a corrente elétrica.
Existem alguns elementos (os condutores) que os elétrons se desprendem com mais facilidade, que são justamente utilizados para conduzir energia.
Os mais usados hoje em dia são: cobre, prata, alumínio.
A carga elétrica nada mais é do que um conceito físico que determina as interações eletromagnéticas entre os corpos relacionados.
Lembra do famoso ditado do “os opostos se atraem”? É exatamente assim com as cargas também! Duas partículas positivas se repelem, assim como duas partículas negativas. Mas uma partícula negativa e uma positiva se atraem.
A carga elétrica de uma partícula é dada pela diferença de prótons e elétrons. Se existe mais prótons que elétrons, tal partícula tem uma carga positiva. Mas se existe mais elétrons que prótons, então sua carga é negativa.
A fórmula da carga elétrica fórmula é:
$Q = n \cdot e$
De forma que:
$Q$ é a carga elétrica, em coulomb.
$n$ é a quantidade de elétrons.
$e$ é a carga elétrica de um número elétron, que é chamada de carga elétrica fundamental, que tem $1,6 \cdot 10^{-19} C$.
São corpos elétricos que não consideramos o peso ou dimensões do corpo. Imagine um grãozinho de areia com carga elétrica… é tipo isso!
Quando uma partícula tem uma carga elétrica, ela também tem um campo elétrico, que é justamente o que causa essa força de repulsão ou atração em outras partículas.
Formulada por Coulomb, é usada para medir a força elétrica. Sua fórmula é:
$F = K \cdot\dfrac{|Q_1| \cdot |Q_2|}{r^2}$
De forma que:
Corrente elétrica é o movimento entre cargas elétricas, ou seja, entre elétrons, e acontece no interior dos dos materiais, sendo medidas em A (amperes), que é:
$A = \dfrac{C}{s}$.
A corrente elétrica pode gerar calor, por isso que os carregadores do celulares, por exemplo, ficam quentes quando conectados na tomada, assim como o próprio celular.
É aquela em que os elétrons se movem em um único sentido, mas isso não significa que ela seja constante. Ela pode ficar mais forte ou fraca com o passar do tempo, mas se for em um único sentido, é contínua!
É aquela em que os elétrons se movem alternadamente entre dois sentidos opostos. Sua vantagem é que a energia pode ser transportada sem grandes perdas de energia elétrica se transformando em energia térmica (efeito Joule). Aqui no Brasil a frequência de oscilação é de 60 Hz, ou seja, 60 oscilações em um segundo.
Sua fórmula é dada por:
$i = \dfrac{\Delta Q}{\Delta t}$
De forma que:
$i$ é a corrente elétrica, em ampere.
$\Delta Q$ é a carga elétrica, em coulomb.
$\Delta t$ é o intervalo de tempo.
Tensão elétrica, também chamada de diferença de potencial ou voltagem, caracteriza o diferencial de potencial entre dois pontos num condutor. Assim, sua fórmula é:
$U = V_a - V_b$
De forma que:
$U$ é a tensão elétrica, em volts.
$V_a$ é o potencial elétrico no ponto inicial.
$V_b$ é o potencial elétrico no ponto final.
Outra variação de sua fórmula seria:
$U = R \cdot i$
De forma que:
$U$ é a tensão elétrica, em volts.
$R$ é a resistência.
$i$ é a corrente elétrica.
As tomadas das casas possuem tensão de 127 V ou 220 V.
Em fios, a tensão elétrica que seria a “força” que empurra os elétrons pelos fios de um circuito.
Nas representações de circuitos, por convenção, o sentido da corrente elétrica é o contrário do sentido dos movimentos dos elétrons.
A tensão é basicamente a força que empurra os elétrons para formar a corrente elétrica.
As fontes de tensão são dispositivos que fornecem uma diferença de potencial elétrico entre dois pontos de um circuito, permitindo que a corrente elétrica flua. Alguns exemplos seriam pilhas e baterias, que fornecem uma corrente contínua, ou tomadas elétricas, que fornecem uma corrente alternada.
Já as fontes de corrente são projetadas para manter um valor fixo de corrente elétrica, independentemente da variação na resistência da carga. Alguns exemplos seriam circuitos com transistores.
A principal diferença entre fontes de tensão e fontes de corrente elétrica é que uma fonte de tensão mantém constante o valor da tensão, enquanto a corrente pode variar. Já uma fonte de corrente mantém constante o valor da corrente, enquanto a tensão pode variar.