A eletricidade é uma parte fundamental da nossa vida quotidiana, alimentando tudo, desde pequenos dispositivos, como smartphones, até grandes sistemas, como redes elétricas urbanas. Quando falamos de eletricidade atual , referimo-nos ao fluxo de carga elétrica através de um condutor, como um fio metálico, devido a uma diferença de potencial ou tensão através dele. Esse fluxo é o que alimenta nossos dispositivos elétricos.
Para entender a eletricidade atual, começamos com a unidade básica de carga, chamada elétron . Uma corrente elétrica ocorre quando os elétrons se movem através de um material. A direção convencionalmente considerada para o fluxo da corrente elétrica é oposta à direção do movimento dos elétrons, do terminal positivo para o negativo de uma fonte de energia.
A quantidade de carga elétrica que passa por uma seção de um condutor em um determinado momento é conhecida como corrente elétrica e é medida em amperes (A). Matematicamente, é expresso como:
\(I = \frac{Q}{t}\)onde \(I\) é a corrente em amperes, \(Q\) é a carga em coulombs e \(t\) é o tempo em segundos durante o qual a carga flui.
Tensão , ou diferença de potencial elétrico, é a força motriz que empurra a carga elétrica através de um condutor. É medido em volts (V) e pode ser considerado como a pressão elétrica que faz com que as cargas elétricas se movam.
Resistência é a oposição que um material oferece ao fluxo de corrente elétrica. Depende das propriedades do material, bem como do seu comprimento e área da seção transversal. A resistência é medida em ohms ( \(\Omega\) ). A relação entre tensão (V), corrente (I) e resistência (R) é dada pela Lei de Ohm:
\(V = I \times R\)Esta equação mostra que a corrente que flui através de um condutor entre dois pontos é diretamente proporcional à tensão através dos dois pontos e inversamente proporcional à resistência entre eles.
Em um circuito em série , os componentes são conectados ponta a ponta, portanto, há apenas um caminho para a corrente fluir. Se alguma parte do circuito estiver quebrada, todo o circuito para de funcionar. A resistência total de um circuito em série é a soma das resistências individuais:
\(R_{total} = R_1 + R_2 + R_3 + \ ... \)Em um circuito paralelo , os componentes são conectados através de pontos ou junções comuns, fornecendo vários caminhos para o fluxo da corrente. A tensão em cada componente em um circuito paralelo é a mesma. O recíproco da resistência total em um circuito paralelo é igual à soma dos recíprocos de cada resistência:
\(\frac{1}{R_{total}} = \frac{1}{R_1} + \frac{1}{R_2} + \frac{1}{R_3} + \ ... \)A potência de um circuito elétrico é a taxa na qual a energia elétrica é transferida por um circuito elétrico. A unidade SI de potência é o watt (W). A potência pode ser calculada usando a fórmula:
\(P = V \times I\)Esta fórmula indica que a potência (em watts) é o produto da tensão (em volts) e da corrente (em amperes).
Os materiais que permitem fácil fluxo de carga elétrica são chamados de condutores . A maioria dos metais, como cobre e alumínio, são bons condutores e são comumente usados em fiação elétrica. Por outro lado, os isolantes são materiais que não permitem que a carga elétrica flua livremente. Exemplos incluem borracha, vidro e plástico. Esses materiais são usados para revestir ou envolver condutores para evitar fluxo indesejado de eletricidade, garantindo segurança.
Um circuito elétrico simples pode demonstrar os princípios da eletricidade atual. Considere um circuito composto por uma bateria, um resistor e uma lâmpada, todos conectados em série. Quando o circuito é fechado, a bateria cria uma voltagem que empurra os elétrons através do circuito. O resistor limita o fluxo de elétrons, controlando assim a corrente. A lâmpada converte a energia elétrica em luz, ilustrando o uso da energia elétrica.
Para verificar experimentalmente a Lei de Ohm, pode-se configurar um circuito com fonte de alimentação variável, um amperímetro para medir a corrente e um voltímetro para medir a tensão em um resistor. Variando a tensão e registrando a corrente correspondente, descobre-se que a tensão através do resistor é diretamente proporcional à corrente que flui através dele, consistente com a Lei de Ohm.
A eletricidade atual é um vasto campo que abrange muitos conceitos fundamentais, incluindo corrente elétrica, tensão, resistência, circuitos e energia elétrica. Compreender estes conceitos é essencial para compreender como funcionam os dispositivos eléctricos e para a utilização segura e eficaz da electricidade. Ao aplicar princípios como a Lei de Ohm e compreender o comportamento de circuitos em série e paralelo, pode-se prever e controlar o fluxo de eletricidade em uma variedade de configurações.
