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17-04-2018
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1.2.1
Energia e correntes elétricas
Adaptado pelo Prof. Luís Perna
1.2.1 Energia e correntes elétricas
Energia
ENERGIA ELÉTRICA
AQUECIMENTO
TRANSPORTES
ILUMINAÇÃO
COMUNICAÇÕES
A energia elétrica é necessária em inúmeras atividades:
O seu estudo revela-sede extrema importância.
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1.2.1 Energia e correntes elétricas
• Qual a condição para que haja corrente elétrica entre dois condutores A
e B?
Que tipo de corrente elétrica se verifica?
Como não existe nenhuma fonte de tensão entre os condutores a
corrente elétrica diz-se transitória ou temporária.
Energia e correntes elétricas
1.2.1 Energia e correntes elétricas
Energia e correntes elétricas
A corrente elétrica é um movimento orientado de cargas elétricas
(eletrões de condução ou eletrões livres) através de um condutor e só
existe se houver uma diferença de potencial entre os condutores.
• Suponha agora que se intercala um
gerador no circuito.
Que tipo de corrente passamos a
ter?
Se existir um gerador (fonte de
tensão) a corrente será uma corrente
permanente.
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1.2.1 Energia e correntes elétricas
Energia e correntes elétricas
São as linhas de alta tensão que permitem
o transporte da energia elétrica desde as
centrais elétricas até aos locais de
distribuição.
Linhas de alta tensão junto a central elétrica
Como se faz o transporte da energia elétrica?
1.2.1 Energia e correntes elétricas
Corrente elétrica
A corrente elétrica consiste no movimento orientado de partículas com
carga elétrica.
Essas partículas podem ser :
eletrões nos METAIS
iões em SOLUÇÕES CONDUTORAS (eletrolíticas)
eletrões e iões em GASES IONIZADOS
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1.2.1 Energia e correntes elétricas
Corrente elétrica
Em METAIS
ELETRÕES
Iões da rede metálica
Correntes elétricas em metais:- quadro elétrico de uma casa.
Nos metais, a corrente elétrica é um movimento orientado de eletrões.
Condutores metálicos:
1.2.1 Energia e correntes elétricas
Corrente elétrica
Em SOLUÇÕES CONDUTORAS
Nas soluções condutoras (eletrólitos), as partículas da corrente elétrica são iões.
Cℓ−
Cℓ−Cℓ−
𝐍𝐚+
𝐍𝐚+
𝐍𝐚+
Solução aquosa de NaCl:
IÕES
ÁGUA
Corrente elétrica no corpo humano:- no interior existe uma solução condutora.
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1.2.1 Energia e correntes elétricas
Corrente elétrica
Em GASES IONIZADOS
++
+
-+ ++-
-
-
-
-
IÕES
ELETRÕES
No caso dos gases ionizados, as partículas da corrente elétrica são iões positivos e eletrões provenientes da ionização.
A B
C
Correntes elétricas em gasesionizados:A - relâmpagoB - lâmpada fluorescenteC - plasma
Lâmpada fluorescente:
1.2.2 Grandezas elétricas: diferença de potencial elétrico e corrente elétrica. Corrente contínua e corrente alternada.
Adaptado pelo Prof. Luís Perna
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1.2.1 Energia e correntes elétricas
Grandezas elétricas: diferença de potencial elétrico
Num condutor metálico os eletrões têm um movimento desordenado.
Eletrões de condução (a verde)
Não existe nenhuma direção preferencial para o movimento dos eletrões.
Condutor metálico
1.2.1 Energia e correntes elétricas
Grandezas elétricas: diferença de potencial elétrico
Se atuarem forças elétricas os eletrões têm um movimento ordenado.
Quando se liga a um condutor metálico aos terminais A e B de um gerador, passam a atuar
forças elétricas sobre os eletrões, 𝑭𝐞, que os obrigam a deslocar-se para o polo positivo.
𝑭𝐞
Gerador de tensão
Condutor metálico
Polo positivo (+)
Polo negativo (-)
Gerador de tensão:origina forças elétricas, transferindo-lhes energia, o que origina corrente elétrica.
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1.2.1 Energia e correntes elétricas
Grandezas elétricas: diferença de potencial elétrico
Se atuarem forças elétricas os eletrões têm um movimento ordenado.
𝑭𝐞
Os eletrões, apesar das suas frequentes colisões com
os iões, acabam por se deslocar ao longo do condutor,
num movimento afetado por essas colisões.
O gerador fornece uma diferença de potencial, U, ao condutor a que está ligado.
Diferença de potencial
A força elétrica acelera os eletrões fazendo-os
adquirir velocidades muito elevadas, (cerca de
106 m/s), mas a sua progressão é somente da
ordem dos mm/s – Velocidade de
arrastamento ou de deriva.
1.2.1 Energia e correntes elétricas
Grandezas elétricas: diferença de potencial elétrico
Diferença de potencial nos terminais de um condutor, U:
Voltímetro analógico. Aparelho que mede a diferença de potencial.
Unidades do Sistema Internacional (SI):
Diferença de potencial ( U ) – volt (V)
Energia ( E ) – joule ( J )
Carga elétrica ( Q ) – coulomb (C)
sempre múltiplo da carga do eletrão
𝑄eletrão = −1,6 × 10−19 C
𝑈 =𝐸
𝑄
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1.2.1 Energia e correntes elétricas
Grandezas elétricas: diferença de potencial elétrico
GERADORES DE TENSÃO CONTÍNUA
Os geradores que fornecem uma diferença de potencial praticamente constante são
chamados geradores de tensão contínua.
Originam correntes contínuas.
As pilhas e baterias são exemplos de geradores de tensão contínua
Símbolo dos geradores num esquema de circuito
Traço curto Traço comprido
Polo - Polo +
Eletrões movem-se no mesmo sentido.
1.2.1 Energia e correntes elétricas
Sentido da corrente elétrica
Qual o sentido do movimento dos eletrões?
Sentido real da corrente elétrica
Sentido real
O sentido em que se movem os
eletrões no seu movimento orientado
chama-se sentido real da corrente.
Os eletrões movem-se do polo negativo
para o polo positivo.
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1.2.1 Energia e correntes elétricas
Sentido da corrente elétrica
Qual o sentido do movimento dos eletrões?
Sentido convencional da corrente elétrica
Sentido convencional
Por convenção ainda se utiliza o sentido
convencional da corrente elétrica.
As cargas (movimento hipotético das
cargas positivas) movem-se do polo
positivo para o polo negativo.
1.2.1 Energia e correntes elétricas
Grandezas elétricas: corrente elétrica
Secção reta do condutor
A corrente elétrica (símbolo I) é uma grandeza escalar que se define como a
carga que atravessa uma secção reta de um condutor por unidade de tempo.
Quantos mais eletrões
atravessarem uma secção
reta de um condutor, por
unidade de tempo, mais
intensa será a corrente
elétrica.
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1.2.1 Energia e correntes elétricas
Grandezas elétricas: corrente elétrica
Amperímetro analógico. Aparelho que mede a corrente elétrica.
Unidades do Sistema Internacional (SI):
Corrente elétrica ( I ) – ampere (A)
Intervalo de tempo (∆𝒕 ) – segundo (s)
Carga elétrica ( Q ) – coloumb (C)
sempre múltiplo da carga do eletrão
𝑸eletrão = −1,6 × 10−19 C
𝐼 =𝑄
∆𝑡
1.2.1 Energia e correntes elétricas
Corrente contínua e corrente alternada
CORRENTE CONTÍNUA
O valor da corrente contínua é constante
ao longo do tempo.
O movimento dos eletrões dá-se sempre
no mesmo sentido.
É simbolizado pela sigla CC ou DC.
Símbolo nos aparelhos de medida:
Numa corrente contínua, o valor da corrente elétrica é constante.
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1.2.1 Energia e correntes elétricas
Corrente contínua e corrente alternada
CORRENTE ALTERNADA
O valor da corrente elétrica varia
periodicamente ao longo do tempo.
O movimento dos eletrões dá-se ora num
sentido, ora em sentido oposto.
É simbolizado pela sigla CA ou AC.
Símbolo nos aparelhos de medida:
Numa corrente alternada, o valor varia periodicamente
1.2.1 Energia e correntes elétricas
Corrente contínua e corrente alternada
Conversão da corrente alternada em contínua
AC U = 230 V DC U << 230 V
O carregador do telemóvel e o carregador do computador portátil convertem corrente alternada em corrente contínua e reduzem a diferença de potencial (U).
Há aparelhos que transformam a corrente alternada em contínua e vice-versa, que são designados transformadores.
Transformadores
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1.2.1 Energia e correntes elétricas
Exercícios
1.2.1 Energia e correntes elétricas
TPC
• Fazer os exercícios da página 98 que ficarem por fazer:
- Energia e correntes elétricas.
- Grandezas elétricas: diferença de potencial elétrico e corrente elétrica. Corrente
contínua e corrente alternada.
