Corrente elétrica

Corrente elétrica é o fenômeno físico em que os portadores de carga elétrica, como elétrons, são conduzidos pelo interior de algum material em razão da aplicação de uma diferença de potencial elétrico. A capacidade de condução elétrica dos materiais depende diretamente da intensidade do potencial elétrico que lhes é aplicado, bem como da sua natureza: enquanto os materiais condutores são facilmente percorridos por correntes elétricas, materiais isolantes oferecem grande resistência a elas.

A corrente elétrica é uma grandeza escalar. Sua unidade de medida, segundo o Sistema Internacional de Unidades, é o ampère (A). Essa unidade mede o módulo da carga elétrica que atravessa a secção transversal de um condutor a cada segundo e, por isso, também pode ser escrita como coulombs por segundo (C/s).

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Fórmula da corrente elétrica

A corrente elétrica é definida pela razão entre o módulo da carga elétrica que passou através do condutor e o intervalo de tempo em que essa corrente elétrica foi mantida. Confira a fórmula da corrente elétrica a seguir:

i – corrente elétrica (A)

ΔQ – carga elétrica (C)

Δt – intervalo de tempo (s)

É possível relacionar a corrente elétrica com o número de elétrons que atravessam um corpo condutor durante um determinado intervalo de tempo. Observe:

n – número de elétrons

e – carga elétrica fundamental (e = 1,6.10-¹⁹ C)

Sentido convencional e sentido real da corrente elétrica

A corrente elétrica em condutores ocorre pela movimentação de elétrons. Estes, por sua vez, apresentam cargas de sinal negativo, por esse motivo, quando conduzidos, sempre caminham em direção ao potencial elétrico positivo (mais alto). Esse sentido de corrente elétrica é conhecido como sentido real.

Por questões de simplificação, adota-se o sentido convencional da corrente elétrica. De acordo com o sentido convencional, atribuímos à carga dos elétrons o sinal positivo, desse modo, os elétrons devem sempre se mover em direção ao polo negativo (mais baixo).

O motivo de se utilizar essa convenção é intuitivo: quando os elétrons movem-se no interior dos condutores, seu potencial elétrico deve cair, uma vez que, em virtude das frequentes colisões com os átomos, eles dissipam parte de sua energia durante sua condução.

Resumindo:

O movimento dos elétrons ocorre da seguinte forma:

• Sentido real: menor potencial → maior potencial

• Sentido convencional: maior potencial → menor potencial

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Tipos de corrente elétrica

Existem dois tipos de corrente elétrica: corrente direta e corrente alternada. A corrente direta é aquela na qual os elétrons movem-se em um único sentido. Esse tipo de corrente é comum em dispositivos que utilizam baixas tensões, como eletrônicos em geral.

A corrente alternada é caracterizada pelo movimento oscilatório dos elétrons. Nesse tipo de corrente, uma rápida inversão de polaridade do potencial elétrico faz com que os elétrons movam-se em vai e vem em torno de uma posição fixa. A corrente elétrica alternada é utilizada principalmente em motores elétricos e na transmissão de eletricidade: a corrente elétrica que chega às nossas residências, disponibilizada nas tomadas, é uma corrente elétrica alternada.

A transmissão de eletricidade é feita em corrente alternada por efeito da vantagem que esse tipo de corrente apresenta em relação à corrente direta. Em razão do menor caminho percorrido pelos elétrons, as perdas por efeito Joule são menores quando se utiliza a corrente alternada.

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Efeitos da corrente elétrica           

A passagem da corrente elétrica pode causar diversos efeitos diferentes de acordo com o meio que a conduz. Confira alguns dos efeitos mais comuns:

• Efeito térmico: Quando a corrente elétrica encontra alguma resistência a sua passagem, ocasiona aquecimento, em razão do efeito Joule.

• Efeito magnético: Condutores atravessados por uma corrente elétrica produzem campos magnéticos, como no caso das bobinas usadas em ímãs artificiais.

• Efeito luminoso: Quando algum condutor sofre grandes aquecimentos, é possível que passe a emitir luz visível, como no caso das lâmpadas incandescentes.           

Corrente elétrica e potência elétrica

A partir da intensidade da corrente elétrica e da resistência elétrica de algum material, é possível calcular a quantidade de calor que é dissipada em razão do efeito Joule. Confira as fórmulas que são usadas para o cálculo da potência dissipada:

P – potência elétrica (W)

R – resistência elétrica (Ω)

i – corrente elétrica (A)

U – tensão elétrica (V)           

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Condutores e isolantes

Materiais que são bons condutores, tais como os metais de transição (cobre, prata, ouro, platina, por exemplo), apresentam um grande número de elétrons que são fracamente atraídos pelos seus núcleos atômicos. Essa propriedade possibilita que esses elétrons movam-se no interior dos metais com relativa facilidade, podendo ser conduzidos apenas pela aplicação de uma pequena diferença de potencial.

Os materiais isolantes oferecem uma grande resistência à passagem de corrente elétrica,  principalmente pelo baixo número de elétrons livres disponíveis para a condução. Para que se formem correntes elétricas nesse tipo de materiais, é necessário que se apliquem potenciais elétricos de altíssimas intensidades, até que o meio passe a se comportar como um condutor. Nesse caso, dizemos que ocorreu uma ruptura dielétrica.

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Exercícios resolvidos sobre corrente elétrica

Questão 1) Determine a intensidade de corrente elétrica que percorre um fio condutor sabendo que, durante um intervalo de tempo de 2,0 s, esse condutor foi atravessado por um total de 4,0.10²⁰ elétrons.

a) 1,6 A

b) 3,2 A

c) 16 A

d) 32 A

e) 20 A

Gabarito: Letra D

Resolução:

Para resolvermos esse exercício, faremos uso da fórmula da corrente elétrica quantizada.

Questão 2) De acordo com o sentido convencional da corrente elétrica, podemos dizer que:

a) os elétrons só se movem devido à agitação térmica.

b) os elétrons movem-se do potencial mais baixo para o mais alto.

c) os elétrons movem-se do potencial mais alto para o mais baixo.

d) os elétrons movem-se em movimentos oscilatórios de vai e vem.

e) os elétrons permanecem nas proximidades dos núcleos atômicos.

Gabarito: Letra C

Resolução:

De acordo com o sentido convencional da corrente elétrica, os elétrons movem-se a partir do potencial elétrico mais alto em direção ao potencial elétrico mais baixo. Portanto, a alternativa correta é a letra C.

Questão 3) Calcule o módulo de carga elétrica que atravessa um fio condutor percorrido por uma corrente elétrica de 3,0 A durante um intervalo de tempo de 2,0 s.

a) 3,0 C

b) 6,0 C

c) 1,5 C

d) 0,5 C

e) 2,0 C

Gabarito: Letra B

Resolução:

Para calcularmos o módulo da carga elétrica, é necessário utilizarmos a fórmula de corrente elétrica. Observe:

De acordo com o cálculo e com os dados do exercício, durante o intervalo de tempo de 2,0 s, uma carga elétrica de 6,0 C atravessou o fio condutor.