Corrente elétrica: Definição, Unidade, Fórmula, Tipos (c / Exemplos)

Carga elétrica: que reação automática essa frase produz quando você a lê? Uma sensação de formigamento, talvez, ou a imagem de um raio de luz dividindo o céu? A exibição colorida de luzes piscando em uma cidade como Paris ou Las Vegas? Talvez até mesmo um inseto que de alguma forma brilha no escuro enquanto atravessa seu acampamento?

Até séculos recentes, os cientistas não apenas não tinham como medir a velocidade da luz, mas também não tinham ideia de quais fenômenos físicos estão por trás do que hoje é conhecido como "eletricidade". No século 19, os físicos começaram a compreender as minúsculas partículas envolvidas no fluxo de corrente (elétrons livres), bem como a natureza das forças que os compelem a se mover. Estava claro que a eletricidade poderia fazer um bem considerável se pudesse ser "feita" ou "capturada" com segurança e a energia elétrica usada para funcionar.

O fluxo de carga elétrica ocorre prontamente em substâncias classificadas comomateriais condutores, enquanto é impedido naqueles conhecidos como

​Corrente elétricaé a taxa média de fluxo de carga elétrica (ou seja, carga por unidade de tempo) após um ponto no espaço. Esta carga é carregada porelétronsmovendo-se através de um fio em um circuito elétrico. Quanto maior o número de elétrons movendo-se além deste ponto por segundo, maior será a magnitude da corrente.

A unidade SI de corrente é o ampere (A), muitas vezes informalmente chamado de "amperes". A própria carga elétrica é medida em coulombs (C).

• A carga em um único elétron é -1,60 × 10^-19 C, enquanto isso em umprótoné igual em magnitude, maspositivoem sinal. Este número é considerado ocarga fundamental​ ​e. A unidade básica do ampere é, portanto, coulombs por segundo (C / s).

Por convenção,corrente elétrica flui na direção oposta do fluxo de elétrons. Isso ocorre porque a direção da corrente foi descrita antes que os cientistas soubessem quais portadores de carga eram aqueles que se moviam sob a influência de um campo elétrico. Para todos os efeitos práticos, cargas positivas que se movem na direção positiva oferecem o mesmo (computacional) resultam como cargas negativas movendo-se na direção negativa quando se trata de eletricidade atual.

Os elétrons se movem em direção a um terminal positivo em um circuito elétrico. O fluxo de elétrons, ou carga em movimento, está, portanto, longe do terminal negativo. O movimento dos elétrons em um fio de cobre ou outro material condutor também gera umcampo magnéticoque tem uma direção e magnitude determinadas pela direção da corrente elétrica e, portanto, pelo movimento dos elétrons; este é o princípio sobre o qual umeletroímãÉ construído.

Para o cenário de corrente convencional básico de uma carga se movendo através de um fio, a fórmula para a corrente é dada por:

Ondené o número de cargas por metro cúbico (m³), ​eé a carga fundamental,UMAé a área da seção transversal do fio, e​v_d​é ovelocidade de deriva​.

Embora a corrente tenha uma magnitude e uma direção, é uma grandeza escalar, não uma grandeza vetorial, pois não obedece às leis de adição vetorial.

​Lei de ohmfornece uma fórmula para determinar a corrente que fluirá através de um condutor:

OndeVé oVoltagem, oudiferença de potencial elétrico, medido em volts, eRé o elétricoresistênciapara o fluxo atual, medido emohms​ (Ω).

Pense na tensão como uma "força de tração" (embora essa "força eletromotriz" não seja literalmente uma força) específica para cargas elétricas. Quando cargas opostas são separadas, elas são atraídas umas pelas outras de uma forma que diminui com o aumento da distância entre elas. É vagamente análogo à energia potencial gravitacional na mecânica clássica; a gravidade "quer" que coisas altas caiam na Terra, e a voltagem "quer" que cargas separadas (opostas) se colidam.

Volts são equivalentes a joules por coulomb, ou J / C. Portanto, eles têm unidades de energia por unidade de carga. A tensão vezes atual dá unidades de (C / s) (J / C) = (J / s), que se traduzem em unidades de energia (neste caso elétrica):

Combinar isso com a lei de Ohm dá origem a outras relações matemáticas úteis envolvendo o fluxo de corrente: P = I²R e P = V²/R. Estes mostram, entre outras coisas, que em um nível fixo de corrente, a potência é proporcional à resistência, enquanto se a tensão for fixa, a potência éinversamenteproporcional à resistência.

Enquanto cargas em movimento (corrente) induzem um campo magnético, um campo magnético pode por si próprio induzir tensão em um fio.

• ​Corrente contínua (DC):Isso ocorre quando todos os elétrons fluem continuamente na mesma direção. Este é o tipo de corrente em um circuito conectado a uma bateria padrão. As baterias, é claro, podem fornecer e fornecem apenas uma quantidade cada vez menor da energia necessária para alimentar humanos civilização, embora a tecnologia em constante aperfeiçoamento na área de células solares esteja oferecendo a promessa de um melhor potencial para armazenamento de energia.
• ​Corrente alternada (AC):Aqui, os elétrons oscilam para frente e para trás ("balançar", em certo sentido) muito rapidamente. Esse tipo de corrente geralmente é mais fácil de gerar em uma usina de energia e também resulta em menos perda de energia em grandes distâncias, razão pela qual é o padrão usado hoje. Todas as lâmpadas e outros aparelhos elétricos em uma casa padrão do início do século 21 são alimentados por CA.

Com AC, a tensão é variada de forma senoidal, e é dada a qualquer momentotpela expressão V = V₀sin (2πft), ondeV₀é a tensão inicial efé a frequência, ou número de ciclos completos de tensão (máximo ao mínimo de volta ao valor máximo) em cada segundo.

Um amperímetro é um dispositivo usado para medir corrente conectando-o em série - e nunca em paralelo - em um circuito elétrico. (Um circuito paralelo tem vários fios entre as junções - em outras palavras, na fonte de alimentação, capacitores e resistores - no circuito.) Opera com base no princípio de que a corrente é a mesma em todas as partes de um fio entre dois junções.

Um amperímetro tem uma resistência intrínseca baixa conhecida e é configurado para fornecer umadeflexão em grande escala(FSD) em um determinado nível de corrente, geralmente 0,015 A ou 15 mA. Se você conhece a tensão e manipula a resistência usando a função de resistência shunt do amperímetro, pode determinar a corrente; você sabe qual é o valor do fluxo atualdeveestar usando a lei de Ohm.

1. Calcule a velocidade de deriva dos elétrons em um fio de cobre cilíndrico com raio de 1 mm, ou 0,001 m) carregando uma corrente de 15-A, dado que para o cobre, n = 8,342 × 10²⁸ e / m³.

A áreaUMAda seção transversal do fio é πr², ou π (0,001)² = 3.14 10^-6 m².

• O sinal negativo indica que a direção é contra a do fluxo da corrente, como esperado para os elétrons.

2. Encontre a corrente I em um circuito de 120 V que tem resistores 2-Ω, 4-Ω e 6-Ω em série.

Os resistores em série são simplesmente aditivos (em circuitos paralelos, a soma da resistência total é a soma dos recíprocos dos valores de resistência individuais). Desse modo:

3. Um circuito tem uma resistência total de 15 Ω e um fluxo de corrente de 20 A. Quais são a potência e a tensão neste circuito?