Eletricidade é o movimento de cargas elétricas que circulam através de um condutor. Este movimento é realizado de acordo com certas propriedades físicas. Essas propriedades estão incluídas em uma série de leis e teoremas que os cientistas desenvolveram ao longo da história.
As leis e teoremas mais importantes relacionados à energia elétrica são:
Lei de Coulomb
A lei de Coulomb afirma que a força elétrica de dois objetos carregados é inversamente proporcional ao quadrado da distância entre eles. A lei de Coulomb também diz que esta força é diretamente proporcional ao produto das cargas.
Esta lei foi introduzida pela primeira vez em 1785 pelo físico Charles-Augustin de Coulomb .
Lei de Ampère
A lei de Ampère foi desenvolvida pelo francês André-Marie Ampère em 1831. A lei de Ampère relaciona um campo magnético estático à causa que o causa. Mais tarde, James Clerk Maxwell corrigiu-o e tornou-se parte das equações de Maxwell.
A lei de Ampère indica que a circulação da intensidade do campo magnético num contorno fechado é proporcional à corrente elétrica que percorre esse contorno.
Lei de Ohm
A lei de Ohm afirma que a intensidade da corrente elétrica que flui de um condutor que conecta dois pontos é diretamente proporcional à tensão entre os dois pontos e inversamente proporcional à resistência elétrica do condutor.
A lei de Ohm consegue descrever com grande precisão o comportamento de quase todos os materiais eletricamente condutores. No entanto, existem alguns materiais condutores que não seguem esta lei. Estes são chamados de materiais condutores não ôhmicos.
A lei leva o nome do físico alemão George Ohm. Em 1827, George Ohm descreveu as correntes e tensões produzidas em circuitos elétricos simples. Em sua homenagem, a resistência é expressa em Ohms (ω).
Lei de Faraday
A lei da indução eletromagnética de Faraday é uma lei básica do eletromagnetismo, com:
- um transformador
- um elemento de indutância
- uma pluralidade de operação do gerador de perto.
A lei afirma que: “ A magnitude da força eletromotriz induzida em qualquer circuito fechado é igual à taxa de variação do fluxo magnético através do circuito”.
Esta lei foi descoberta por Michael Faraday em 1831. Joseph Henry descobriu esta lei antes de Faraday em um estudo independente em 1830, mas não publicou esta descoberta. Portanto, esta lei é chamada de lei de Faraday.
Tradicionalmente, existem duas maneiras de alterar o fluxo magnético através do circuito. Quanto à força eletromotriz induzida, o que muda é o seu próprio campo elétrico, como muda a corrente que gera o campo (como um transformador). Quanto à força motriz eletromotriz, o que muda é o movimento de todo ou parte do circuito no campo magnético, como em um gerador de mesma polaridade.
Leis elétricas de Kirchhoff
Essas leis são compostas por dois princípios fundamentais que explicamos a seguir:
Lei atual de Kirchhoff (lei do nó)
A lei atual de Kirchhoff, também conhecida como lei dos nós , é baseada na conservação da carga elétrica. Quando consideramos um nó em um circuito elétrico, este é um ponto onde vários condutores estão conectados.
De acordo com esta lei, a soma das correntes que entram num nó deve ser igual à soma das correntes que saem desse nó. Em outras palavras, não pode haver acúmulo de carga no nó; a carga que entra tem que sair.
Esta regra elétrica é expressa matematicamente da seguinte forma:
Eu entro = eu saio
Isso significa que se você tiver várias correntes fluindo para um nó e outras fluindo para fora dele, a soma total das correntes que entram menos a soma total das correntes que saem é igual a zero.
Se você somar todas as correntes de entrada e saída, o total deverá ser zero.
Lei de tensão de Kirchhoff (lei da malha)
A lei das tensões de Kirchhoff, ou lei da malha , é baseada na conservação da energia em um circuito.
Esta lei elétrica afirma que se você desenhar um caminho fechado (ou malha) em um circuito, a soma de todas as quedas de tensão ao longo desse caminho deve ser igual à soma das tensões (fontes de energia) nele.
Especificamente, a lei diz que:
- Quando você passa por um componente que consome energia (como um resistor), a queda de tensão é contada como negativa.
- Quando você passa por uma fonte de tensão (como uma bateria), a tensão é contada como positiva.
Portanto, se somarmos todas as tensões de um circuito fechado, obteremos zero:
Fontes V = V quedas
Este princípio implica que a energia total fornecida no circuito é igual à energia consumida.
É como se você estivesse viajando ao longo de uma rota: se você começa e termina no mesmo lugar (como em uma grade), o total de altitudes (tensões) que você sobe deve ser igual ao total de altitudes (tensões) que você sobe.
Lei de Gauss
A Lei de Gauss é um princípio do eletromagnetismo que descreve como o fluxo elétrico através de uma superfície fechada está relacionado à quantidade de carga elétrica dentro dessa superfície.
Em termos simples, esta lei afirma que se imaginarmos uma esfera ou qualquer forma fechada em torno de uma carga eléctrica, o fluxo eléctrico total que sai dessa superfície é directamente proporcional à carga que está encerrada dentro dela.
A ideia por trás desta lei elétrica é que o fluxo elétrico representa quantas linhas de campo elétrico passam pela superfície. Se houver mais carga dentro da superfície, mais linhas de campo sairão dela. Este princípio aplica-se independentemente da forma da superfície, desde que esta permaneça fechada.