Quando pensamos em eletricidade, muitas vezes nos deparamos com termos como corrente, tensão, resistência, potência e circuitos elétricos. Esses são os princípios fundamentais, que governam o comportamento dos sistemas elétricos.
Sabemos da física básica que toda matéria é feita de blocos de construção fundamentais, conhecidos como átomos e que cada átomo é composto por elétrons, prótons e nêutrons.
Como os elétrons carregam cargas negativas, a carga transportada por um elétron é equivalente a -1,6 x 10 e-19. Um próton carrega o mesmo montante de carga, porém com polaridade positiva.
Um átomo eletricamente neutro é aquele que possui um número igual de elétrons e prótons.
Qualquer material ou corpo com excesso de elétrons está com carga negativa, enquanto qualquer material ou corpo com excesso de prótons (ou deficiência de elétrons) está com carga positiva.
Apesar de usarmos o coulomb como unidade de medida, o coulomb é uma unidade grande para as cargas. Em 1 C de carga, existem 6,24 x 10 e18 elétrons. Assim, valores práticos ou de laboratórios para as cargas são da ordem de pC, nC ou micro C.
Além disso, de acordo com observações experimentais, as cargas que ocorrem na natureza são múltiplos inteiros da carga de um elétron.
Outro ponto importante é que a lei da conservação de energia estabelece que a carga não pode ser criada nem destruída, apenas transferida. Assim, a soma algébrica das cargas elétricas em um sistema fechado não se altera.
Vamos explorar cada um desses conceitos e entender como eles se relacionam entre si.
Corrente Elétrica: O Fluxo de Elétrons
A corrente elétrica é o fluxo de elétrons por meio de um condutor. A corrente mede-se em ampères (A) e representa a quantidade de carga que passa por um ponto em um determinado intervalo de tempo. Uma diferença de potencial, também conhecida como tensão, impulsionada a corrente.
Matematicamente, a relação entre corrente (I), carga (Q) e tempo t é vista como:
Tensão Elétrica: A Força Motriz
A tensão elétrica, medida em volts (V), atua como a força motriz que impulsiona a corrente elétrica. Além disso, ela representa a diferença de potencial entre dois pontos de um circuito elétrico. Com isso, a tensão desempenha o papel de puxar os elétrons por meio de um condutor, gerando, assim, a corrente.
Esse trabalho é realizado por uma força eletromotriz (fem) externa, tipicamente representada por uma bateria. Essa fem é também conhecida como diferença de potencial.
A tensão Vab entre dois pontos a e b de um determinado circuito é a energia, ou trabalho, necessária para mover uma carga Q do ponto a ao ponto b, dividida pela carga.
A fórmula da tensão elétrica pode ser vista abaixo.
A tensão Vab , ou simplesmente V, é medida em volts (V) em homenagem ao físico italiano Alessandro Volta.
Resistência Elétrica: Oposição ao Fluxo de Corrente
A resistência elétrica é a oposição ao fluxo de corrente. Medimos em ohms (Ω) e ela depende das características físicas do material e da geometria do condutor. Quanto maior for a resistência, menor será a corrente que fluirá em um circuito. O componente mais comum para controlar a resistência em um circuito é o resistor.
Potência Elétrica: A Energia Transferida
A potência elétrica é a taxa de transferência de energia elétrica em um circuito. Em suma, medimos em watts (W), assim, ela representa a quantidade de trabalho realizada por unidade de tempo.
Circuitos Elétricos: O Caminho da Eletricidade
Um circuito elétrico é um caminho fechado pelo qual a corrente elétrica pode fluir. Componentes como fontes de energia (baterias, geradores), condutores (fios) e dispositivos elétricos (lâmpadas, motores) compõem ele. Os circuitos podem ser de dois tipos: em série ou em paralelo.
Os princípios fundamentais da eletricidade, tais como corrente, tensão, resistência, potência e circuitos elétricos, desempenham um papel crucial na compreensão e no funcionamento dos sistemas elétricos.
Primeiramente, uma corrente elétrica representa o fluxo de elétrons, e, em seguida, a tensão atua como a força motriz que impulsiona esse fluxo. Além disso, a resistência elétrica tem a função de limitar a corrente, enquanto a potência elétrica mede a taxa de transferência de energia.
Por fim, os circuitos elétricos fornecem o caminho para o fluxo de eletricidade. Portanto, compreender esses conceitos é essencial e fundamental para qualquer pessoa, que lida com eletricidade, sendo eletricistas ou até mesmo um entusiastas de eletrônica.
Esperamos que este artigo tenha fornecido uma compreensão clara, dos princípios fundamentais da eletricidade. Além disso, agora você pode explorar ainda mais esse campo fascinante e, assim, aprofundar seus conhecimentos.