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Eletricidade
Corrente elétrica

Eletricidade

Eletricidade

Eletricidade (ou energia elétrica) é o conjunto de fenômenos causados ​​pela existência, interação e movimento de cargas elétricas. Ou seja, tudo o que causa o deslocamento de subpartículas eletricamente carregadas (elétrons ou prótons) através de um condutor.

A eletricidade pode ser analisada de duas perspectivas:

  • Dê a si mesmo uma escala macroscópica: o que uma pessoa pode observar.
  • Em uma escala microscópica: para poder observar o que está acontecendo em uma escala microscópica, é necessário o uso de dispositivos especiais. O conjunto de coisas que acontecem em uma escala microscópica corresponde ao que podemos ver em uma escala macroscópica.

    Do ponto de vista macroscópico, com o termo eletricidade nos referimos genericamente a todos os fenômenos físicos em larga escala que envolvem uma das interações fundamentais: a força eletromagnética. Especialmente para energia eletrostática.

    Do ponto de vista microscópico, esses fenômenos elétricos são devidos à interação entre partículas carregadas em uma escala muito pequena, uma escala molecular. Nós nos referimos a prótons no núcleo de átomos ou a moléculas e elétrons ionizados. Os efeitos macroscópicos típicos de tais interações são correntes elétricas e a atração ou repulsão de corpos ou cargas elétricas.

    Por que a eletricidade é importante?

    A eletricidade é responsável pelo transporte de energia do ponto em que a energia é gerada até o ponto em que é usada. Graças à eletricidade, temos eletricidade e a maioria dos aparelhos em nossas casas pode ser operada. Da mesma forma, é usado em várias aplicações industriais.

    Essa capacidade de transporte de energia tornou-se o meio de transporte mais difundido para energia em redes elétricas. É um dos meios de transporte mais difundidos para obter informações em telecomunicações (comunicações elétricas).

    Como a eletricidade contribui para as mudanças climáticas?

    Eletricidade é a capacidade de transportar energia. De acordo com essa definição, eles não influenciam as mudanças climáticas. No entanto, pode ajudar a reforçar tecnologias que influenciam as mudanças climáticas.

    Na ausência dessa forma de transporte de energia, para aquecer nossas casas ou ter eletricidade, precisaríamos queimar carvão, petróleo ou gás. Como sabemos, a queima de combustíveis fósseis gera gases de efeito estufa que são prejudiciais ao meio ambiente.

    Por outro lado, a eletricidade nos permite fornecer a energia elétrica gerada em usinas de energia renovável para nossas casas ou para as aplicações industriais necessárias. Essas fontes de energia renovável podem ser energia solar fotovoltaica, usinas eólicas, energia hidráulica, etc.

    Tipos de eletricidade

    Existem dois tipos de eletricidade:

    • Eletricidade estática. Esse tipo é produzido esfregando dois ou mais objetos e fazendo fricção
    • Eletricidade dinâmica, que é o fluxo de carga elétrica através de um campo elétrico.

    Eletricidade estática

    A eletricidade estática é produzida pelo acúmulo de cargas elétricas na superfície de um material. Geralmente é causado por materiais de fricção. O resultado de um acúmulo de eletricidade estática é que os objetos podem ser atraídos um pelo outro ou até fazer com que uma faísca salte de um para o outro.

    Um exemplo de eletricidade estática é o resultado de esfregar um balão com lã. Depois de esfregá-lo, ele permanece ligeiramente colado à mão. A razão pela qual isso acontece é que os elétrons da lã são transferidos para o balão. Os elétrons têm uma carga negativa, de modo que o balão adquire uma carga negativa maior que a carga da mão. Neste momento, podemos dizer que o balão está carregado estaticamente. A diferença nas cargas gera uma atração entre o balão e a mão.

    Eletricidade dinâmica

    Corrente elétrica é a taxa de fluxo de elétrons. A corrente elétrica é produzida movendo elétrons. A intensidade da corrente elétrica é medida em amperes. Diferentemente da eletricidade estática, a eletricidade dinâmica deve fluir através de um condutor. A corrente com eletricidade é igual à corrente quando você pensa em um rio.

    Com a eletricidade, a corrente é uma medida da quantidade de energia transferida ao longo de um período de tempo. Essa energia é chamada fluxo de elétrons. Um dos resultados da corrente é o aquecimento do condutor. Quando um fogão elétrico aquece, é devido ao fluxo de corrente.

    O que é uma carga elétrica?

    A carga elétrica é a propriedade física da matéria que a faz experimentar uma força quando colocada em um campo eletromagnético. Existem dois tipos de carga elétrica:

    • Carga elétrica positiva, normalmente transportada por prótons.
    • Carga elétrica negativa, normalmente transportada por elétrons.

    Cobranças semelhantes se repelem e cobranças diferentes se atraem. Um objeto sem carga líquida é chamado neutro.

    A carga elétrica é uma propriedade fundamental associada às partículas subatômicas. Esta propriedade segue a lei da conservação de energia e determina seu comportamento em face das interações eletromagnéticas.

    Um objeto equipado com uma carga elétrica exerce uma força a uma certa distância em outro objeto que possui uma carga elétrica. Esse conceito pode ser comparado à gravidade, o que faz um objeto atrair outro. No entanto, a gravidade e as cargas elétricas têm duas diferenças importantes:

    • As cargas do sinal oposto se atraem, enquanto as cargas do mesmo sinal se repelem. A gravidade é sempre atraente, nunca repulsiva.
    • A força da gravidade está diretamente relacionada à massa dos objetos em questão, enquanto a carga elétrica e a massa não estão relacionadas quando os objetos estão estacionários.

    A quantidade total de cargas elétricas permanece praticamente constante no mundo. Como os dois tipos de carga têm efeitos opostos, o resultado normal geral é a neutralidade elétrica ou a aparente falta de carga. Portanto, para observar os efeitos do carregamento em quantidades razoavelmente grandes de material, será necessário perturbar o equilíbrio normal e produzir excesso de carregamento no objeto da maneira desejada.

    Carga elétrica na matéria 

    Muitas substâncias sólidas têm uma estrutura cristalina, ou seja, seus átomos são organizados em uma grade tridimensional regular. No entanto, em algumas substâncias, os elétrons que cercam esses núcleos não estão intimamente ligados.

    Sob certas condições, é possível adicionar ou remover um bom número de elétrons sem perturbar seriamente a estrutura do cristal. Em outras palavras, os núcleos atômicos tendem a permanecer fixos no local, mas os elétrons geralmente podem se mover. Para fornecer uma carga negativa, somente elétrons em excesso devem ser adicionados. No entanto, em relação às cargas positivas e negativas, deve-se lembrar que o mais e o menos são sinais indicativos de um estado elétrico, não indicadores de operações matemáticas, como na aritmética ou na álgebra. Quando vemos um sinal negativo aplicado a uma carga, devemos lembrar que apenas indica excesso de elétrons e nada tem a ver com subtração.

    Do ponto de vista elétrico, é possível classificar aproximadamente todas as substâncias que compõem a matéria em dois grandes grupos. Os tipos de substâncias que contêm uma quantidade relativamente grande de elétrons livres, que podem se mover de um átomo para outro, são chamados de condutores elétricos. Substâncias nas quais os elétrons não são livres para se mover sob estresse moderado são chamadas isoladores elétricos.

    A maioria dos metais são condutores de eletricidade, embora diferentemente dos condutores utilizados pelo setor químico, como soluções aquosas de ácidos, bases ou sais. Por outro lado, a maioria das substâncias não metálicas é eletricamente isolante. Não existe condutor perfeito ou isolador perfeito, mas, na prática, várias substâncias servem muito bem a esse propósito. Por exemplo, prata, cobre, alumínio e até aço são frequentemente adequados como condutores, enquanto o vidro, a porcelana, a maioria dos plásticos, o ar seco e a madeira são bons isolantes. Nas últimas décadas, o estudo da matéria levou à criação de materiais que, sob condições extremas, conseguem ser supercondutores.

    Qual é o campo elétrico?

    O espaço ao redor de um elétron ou qualquer outro objeto com carga elétrica parece estar em um estado de tensão. Este estado é chamado de campo elétrico. É isso que interfere nos campos elétricos de outros objetos carregados eletricamente e causa as forças mútuas típicas de tais objetos.

    Se os elétrons se moverem, onde passarem, outro campo será gerado. Este novo campo é chamado de campo magnético. A intensidade desse campo é diretamente proporcional ao número de elétrons em movimento e à velocidade com que eles se movem, ou seja, à corrente elétrica. Essa intensidade é a intensidade atual e é medida em amperes.

    Portanto, se uma corrente for passada através de um conjunto convenientemente disposto de bobinas de fio de cobre, essa bobina se comportará como um ímã de aço. Este novo ímã poderá atrair ou repelir outras bobinas de fio semelhantes. Enrolar uma bobina em uma estrutura de ferro reforçará o campo magnético produzido. Com tudo isso, a combinação de várias bobinas de fio ao redor de um núcleo de ferro, livres para girar, pode obter forças mecânicas substanciais significativas.

    Este dispositivo é chamado de motor elétrico. Hoje, os motores elétricos operam todos os tipos de máquinas, desde os delicados exercícios do dentista até as gigantescas máquinas das fábricas modernas. Pode haver muitos motores elétricos em uma casa moderna, da caldeira a óleo à geladeira, etc.

    Como a eletricidade é transmitida?

    A eletricidade pode ser transmitida por dois tipos de corrente elétrica:

    • Corrente alternada. Em corrente alternada, os elétrons vibram, mas não se movem.
    • Corrente continua. Em corrente contínua, os elétrons se movem através do condutor.

    Em um circuito de corrente contínua, os elétrons sempre se movem na mesma direção dentro dele. Um exemplo desse circuito é dado por qualquer circuito alimentado por bateria, por exemplo, um flash de magnésio ou um sistema elétrico em automóveis. Às vezes, no entanto, a corrente não permanece constante.

    Ocasionalmente, numerosos circuitos elétricos são usados ​​nos quais a corrente reverte regularmente a direção do seu fluxo no circuito. Nesse caso, é obtido um circuito de corrente alternada.

    Os circuitos elétricos mais comuns e usados ​​são a corrente alternada. Em um circuito de corrente alternada, a frequência, a intensidade da corrente e a tensão do circuito devem ser especificadas. A frequência mede metade do número de vezes que a corrente muda de direção em um segundo.

    O que é reatância?

    Nos circuitos de corrente alternada, a corrente e a voltagem mudam. Nestes casos, é necessário considerar o efeito da reatância. Como já mencionado, a corrente sempre gera um campo magnético. Quando a corrente muda, o campo magnético causado por ela também muda e isso causa uma força contra eletromotriz. Portanto, em um circuito de corrente alternada, a tensão aplicada deve superar a oposição do campo magnético variável, além da resistência comum do circuito.

    A oposição encontrada pela corrente alternada é chamada de reatância indutiva. A reatância indutiva é devida à mudança no seu campo magnético. Os elétrons sempre se repelem, seguindo a ação recíproca de seus campos elétricos. Portanto, um elétron que se move em um condutor pode forçar os de outro a se moverem. Este é o caso mesmo se os dois condutores estiverem isolados um do outro.

    Portanto, pode acontecer que uma corrente alternada possa fluir mesmo através de um isolador perfeito, enquanto um continuum não pode. Obviamente, nenhum elétron realmente se move através do isolador, mas são os campos elétricos que interagem que causam os deslocamentos mencionados acima. Esse efeito interessante é explorado em dispositivos chamados capacitores, geralmente usado para circuitos de corrente alternada. Portanto, uma corrente alternada pode aparentemente fluir através de um capacitor, mas não sem encontrar alguma oposição.

    A oposição ao fluxo de corrente alternada devido à ação do capacitor é chamada de reatância capacitiva. Reatância indutiva, reatância capacitiva e resistência de um circuito são chamadas, como um todo, de impedância de um circuito. Ao controlar a quantidade de reatância indutiva e capacitiva em um circuito, alguns efeitos interessantes podem ser observados. Um dos efeitos mais importantes é a ressonância. Graças a esse efeito, o circuito pode ser ressonado, ou seja, atravessado por uma corrente alternada de uma frequência específica, ignorando completamente as de outras frequências que também podem estar presentes. É graças ao uso de ressonância que você pode ajustar o rádio ou a TV em uma estação de transmissão específica, excluindo outras.

    Autor:

    Data de publicação: 20 de maio de 2019
    Última revisão: 19 de maio de 2019