Eletricidade
Corrente elétrica

Eletricidade

Eletricidade

Temos duas definições de eletricidade dependendo de se os ns se referem a fenômenos físicos em escala macroscópica ou em escala microscópica.

Com o termo eletricidade nos referimos genericamente a todos os fenômenos físicos em uma escala macroscópica que envolve uma das interações fundamentais, a força eletromagnética, com particular referência à eletrostática. No nível microscópico, esses fenômenos são devidos à interação entre partículas carregadas em escala molecular: os prótons no núcleo de átomos ou moléculas ionizadas e os elétrons. Os efeitos macroscópicos típicos de tais interações são as correntes elétricas e a atração ou repulsão de corpos elétricos ou cargas.

Eletricidade é a forma de energia que produz efeitos de luz, mecânica, calorífica, química, etc., e isso é devido à separação ou movimento dos elétrons que compõem os átomos.

A eletricidade é responsável por fenômenos físicos conhecidos, como o clareamento ou a eletrificação, e é o elemento essencial de algumas aplicações industriais, como eletrônica e engenharia elétrica, por meio de sinais elétricos. Ao mesmo tempo, a eletricidade tornou-se o meio mais difundido de transporte de energia nas redes de eletricidade e um dos meios de transporte mais difundidos para a informação nas telecomunicações (comunicações elétricas). A eletricidade tornou-se o símbolo do mundo moderno: acende a iluminação, faz as fábricas funcionarem e faz com que pessoas distantes parem de funcionar.

O objetivo final da energia solar fotovoltaica é gerar eletricidade através de painéis solares fotovoltaicos. Estes painéis são compostos de células fotovoltaicas que, através do efeito fotovoltaico, geram uma pequena corrente elétrica e, portanto, eletricidade.

Carga elétrica

Carga elétrica é uma dessas entidades que podem ser medidos e usados, mas não pode ser definido em termos facilmente compreensíveis, porque, como espaço, tempo e massa, não é fácil dar uma definição abrangente. Talvez a melhor maneira de defini-lo seja observar seus efeitos.

Um objeto equipado com uma carga elétrica exerce uma força à distância em outro objeto que tenha uma carga elétrica. Ao contrário da gravidade, que faz com que um objeto atraia outro, objetos com uma carga elétrica podem atrair e repelir um ao outro. Além disso, a gravidade está diretamente relacionada à massa dos objetos em questão, enquanto a carga elétrica e a massa não estão relacionadas quando os objetos estão imóveis.

Experimentos mostram que existem dois tipos diferentes de carga elétrica. A primeira delas é chamada de carga positiva ou carga + e está associada aos núcleos de átomos de todos os elementos químicos. A segunda é a carga negativa ou - e é típica de todos os elétrons que circundam o núcleo do átomo. Em geral, a carga positiva do núcleo é exatamente igual à soma das cargas negativas dos elétrons que a cercam.

A direção das forças, que atuam entre objetos que têm carga elétrica, depende do tipo de carga nesses objetos. Por exemplo, se dois objetos tiverem o mesmo tipo de carga, ambos positivos ou negativos, eles se repelem. Quando os dois objetos têm carga oposta, eles se atraem. Essa força de atração elétrica, entre os núcleos positivos e os elétrons negativos, une estes últimos ao núcleo.

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 um excesso de carga sobre o objeto de maneira desejada.

Custo elétrico em questão

Numerosas substâncias sólidas têm uma estrutura cristalina, isto é, seus átomos estão dispostos em uma grade tridimensional regular. No entanto, em algumas substâncias, os elétrons que circundam esses núcleos não estão fortemente ligados.

Sob certas condições, é possível adicionar ou remover uma boa quantidade de elétrons sem perturbar seriamente a estrutura cristalina. Em outras palavras, os núcleos atômicos tendem a permanecer fixos em sua posição, mas os elétrons podem se mover frequentemente. Para dar uma carga negativa, apenas o excesso de elétrons deve ser adicionado. No entanto, em relação à carga positiva e negativa, deve ser lembrado que os sinais de mais e menos são indicativos de um estado elétrico, e não indicadores de operações matemáticas, como em aritmética ou álgebra. Quando vemos um sinal negativo aplicado a uma carga, devemos lembrar que ela indica apenas um excesso de elétrons e não tem nada 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 estão livres para se movimentar sob estresse moderado são chamadas de isoladores elétricos.

 

A maioria dos metais são condutores de eletricidade, embora diferentemente dos condutores usados 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 um condutor perfeito nem um isolante perfeito, mas, na prática, um certo número de substâncias serve muito bem para esse propósito. Por exemplo, prata, cobre, alumínio e até mesmo aço são geralmente adequados como condutores, enquanto vidro, porcelana, a maioria dos plásticos, ar seco e madeira são bons isolantes. Nas últimas décadas, o estudo da matéria levou à criação de materiais que, em condições extremas, conseguem ser supercondutores.

Definição de eletricidade e magnetismo

O espaço em torno de um elétron ou qualquer outro objeto que tenha uma carga elétrica parece estar em um estado de tensão, chamado de campo elétrico. É isso que interfere nos campos elétricos de outros objetos eletricamente carregados e causa as forças mútuas típicas de tais objetos. Mas se um movimento é feito para os elétrons, seu caminho é cercado por outro novo campo, chamado campo magnético. A intensidade desse campo é diretamente proporcional ao número de elétrons em movimento e à velocidade com que se movem, isto é, à corrente.

Portanto, se uma corrente é passada através de uma bobina, isto é, um conjunto de bobinas convenientemente dispostas, de fio de cobre, esta bobina de fio se comportará como um ímã de aço, atrairá ou repelirá outras bobinas semelhantes de fio Ao enrolar essa bobina em uma estrutura de ferro ou núcleo, ela reforçará o campo magnético produzido. Se você tiver várias bobinas de fio ao redor de um núcleo de ferro, livres para girar, colocando-as no campo de alta intensidade de uma série de bobinas fixas, atravessadas pela corrente, elas fornecerão forças mecânicas substanciais. Estes irão girar as bobinas móveis, que irão realizar trabalhos mecânicos.

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

Eletricidade por corrente alternada e contínua

Até este ponto, foi mencionado que, em qualquer circuito dado, os elétrons sempre se movem na mesma direção dentro dele. Um sistema ou circuito do tipo mencionado acima é referido como um sistema de corrente contínua ou contínua. Um exemplo deste circuito é dado por qualquer circuito alimentado por uma bateria, por exemplo, um flash de magnésio ou um sistema elétrico em automóveis. Às vezes, porém, a corrente não permanece constante, tanto em termos de força quanto de significado. Numerosos circuitos elétricos são usados nos quais a corrente regularmente inverte a direção de seu fluxo no circuito.

Este tipo de circuito é chamado de corrente alternada. Os circuitos elétricos mais comuns e mais utilizados são o AC. Em um circuito CA, a freqüência também deve ser especificada, além de especificar a intensidade da corrente e a tensão do circuito, como é suficiente para o circuito CC. A freqüência mede metade do número de vezes que a corrente muda de direção em um segundo.

Onde a corrente e a tensão mudam, como acontece continuamente nos circuitos CA, 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 muda e isso causa uma força eletromotriz traseira. Portanto, em um circuito CA, 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 reatância indutiva, e é devido à mudança de seu campo magnético. Como vimos, os elétrons sempre se repelem, seguindo a ação recíproca de seus campos elétricos. Portanto, um elétron se movendo em um condutor pode forçar os outros a se moverem, 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 uma contínua não pode fazê-lo (é claro, nenhum elétron realmente se move através do isolador, mas são seus campos elétricos interativos que produzir os deslocamentos mencionados acima. Esse efeito interessante é explorado em dispositivos chamados capacitores, geralmente usados em circuitos CA. 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. A reactância indutiva e resistência do circuito reactância capacitiva são chamados, como um todo, a impedância de um circuito. Controlando 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 este efeito, o circuito pode ser tocado, isto é, atravessado por uma corrente alterna de uma frequência particular, os absolutos ignorando outros frequências pode também estar presente modo. É graças ao uso de ressonância que o rádio ou a TV podem ser ajustados em uma emissora particular, excluindo outros.

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Última revisão: 19 de maio de 2019