Apostila de Eletrostática - ITA

Apostila de Eletrostática - ITA

(Parte 6 de 9)

ENTENDA MELHOR O QUE É d.d.p

Para uma melhor compreensão da importância da d.d.p. dentro da eletricidade iremos fazer uma analogia com a hidrostática.

Observe a figura 29a abaixo e note que o nível do líquido é o mesmo dos dois lados do tubo (vaso comunicante). Neste caso não existe movimento do líquido para nenhum dos dois lados. Para que ocorra movimento é necessário um desnivelamento entre os dois lados do tubo (observe a figura 29b).

Figura 29aFIGURA 29b

Neste caso o líquido tenderá a se mover até que os dois lados do tubo se nivelem novamente (figura 29c). Podemos concluir que para existir movimento é necessário que exista uma diferença de nível entre os dois lados do tubo (d.d.n.).

Figura 29cFIGURA 29b

Para que o líquido fique sempre em movimento, podemos colocar uma bomba para retirar a água de um lado para o outro, fazendo com que sempre haja uma d.d.n. entre os dois tubos (figura 29d).

Eletricidade Maurício R.L.

Podemos fazer uma analogia da situação descrita anteriormente com o movimento das cargas elétricas. Para isso vamos trocar os tubos por condutores elétricos (fios), a bomba por um gerador (pilha) e passaremos a ter a seguinte situação:

Figura 30

Da mesma forma que a bomba mantém uma diferença de nível para manter o movimento do líquido, o gerador mantém a diferença de potencial elétrico (d.d.p.) para manter o movimento ordenado de elétrons. Esquematicamente temos:

Figura 31

Pode-se verificar que no condutor, o sentido da corrente elétrica é da extremidade de maior potencial (pólo positivo) para a extremidade de menor potencial (pólo negativo).

25> Ao se deslocar entre dois pontos de um condutor, uma carga elementar perde 3,2 x 10-16 Joules de energia elétrica. Determine a d.d.p. entre os dois pontos considerados. A carga elementar é igual a 1,6 x 10-19 C.

26> A corrente elétrica por um fio de cobre é constituída pelo deslocamento de: (a) Elétrons; (b) Prótons; (c) Íons negativos de cobre; (d) Íons positivos de cobre; (e) Átomos de cobre.

Eletricidade Maurício R.L.

1> Uma carga +q move-se numa superfície de raio R com uma velocidade escalar v. A intensidade de corrente média em um ponto da circunferência é:

(a) v qR ; (b) qv ; (c)

R2qv π; (d) v qR2π ; (e) qRv2π.

8 – RESISTORES

8.1 – INTRODUÇÃO Num circuito elétrico, os condutores que atravessados por uma corrente elétrica transformam a energia elétrica em energia térmica (calor) são chamados de resistores.

Esquematicamente:

Figura 32

Esse fenômeno de transformação é conhecido como Efeito Joule e é resultado de choques entre os elétrons que constituem a corrente elétrica e os átomos, o que ocasiona um aquecimento do condutor. Existem alguns eletrodomésticos que possuem como função básica a transformação de energia elétrica em energia térmica, tais como: ferro elétrico, chuveiro elétrico, aquecedores, etc.

Os resistores podem ser representados das seguintes maneiras:

Figura 3

Em nosso curso utilizaremos a segunda forma para sua representação.

8.2 – RESISTÊNCIA ELÉTRICA

O resistor possui uma característica de dificultar a passagem de corrente elétrica através do condutor. Essa característica é chamada de resistência elétrica.

Eletricidade Maurício R.L.

O físico George S. Ohm verificou, experimentalmente, no século XIX, que alguns condutores possuíam um comportamento similar.

Ao alterar a tensão (figura 1) para valores U1, U2, U3,,UN, a intensidade de

corrente no condutor também se altera, mas de uma maneira sempre igual.

De tal forma que ao dividirmos as tensões pelas respectivas intensidades de corrente elétrica, para um mesmo condutor, a divisão será uma constante, esta constante é a resistência elétrica.

R i

Figura 34: Consideremos um resistor, submetido a uma d.d.p. U e atravessado por uma corrente elétrica i.

Os condutores que possuem este comportamento são chamados de condutores ôhmicos e para eles vale a seguinte relação:

U → d.d.p entre os pontos A e B ou tensão elétrica ⇒ Volt (V) i → intensidade de corrente elétrica ⇒ Ampere (A) R → resistência elétrica ⇒ Ohm (Ω)

Eletricidade Maurício R.L.

Graficamente um condutor ôhmico é representado como na figura 35a, já a figura 35b mostra o comportamento de algum condutor que não respeita a lei de Ohm. Este condutor é chamado de não-ôhmico.

Figura 35aFigura 35b

27> Um resistor ôhmico é percorrido por uma corrente elétrica de intensidade 5 A, quando submetido a uma d.d.p. de 100 V. Determine: (a) a resistência elétrica do resistor; (b) a intensidade de corrente que percorre o resistor quando submetido a uma d.d.p. de 250 V; (c) a d.d.p. a que deve ser submetido para que a corrente que o percorre tenha intensidade de 2 A.

28> Variando-se a d.d.p. U nos terminais de um resistor ôhmico; a intensidade da corrente i que percorre varia de acordo com o gráfico da figura. Determine: (a) a resistência elétrica do resistor; (b) a intensidade de corrente que atravessa o resistor quando a d.d.p. em seus terminais for 100 V; (c) a d.d.p. que deve ser estabelecida nos terminais desse resistor para que ele seja percorrido por corrente de intensidade 6 A.

29> O gráfico da figura mostra como varia a d.d.p. U nos terminais de um resistor não ôhmico em função da intensidade de corrente que o atravessa. Determine: (a) a resistência elétrica desse resistor quando a corrente que o percorre tem intensidade 0,5 A; (b) a resistência elétrica desse resistor quando a d.d.p nos seus terminais vale 4 V; (c) comente os resultados encontrados anteriormente.

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8.3 – RESISTIVIDADE – 2A LEI DE OHM É importante salientar que o título 2a Lei de Ohm é apenas didático. Na História da Física temos apenas o conhecimento da Lei de Ohm e não 1a e 2a , mas para fins de uma melhor organização do conteúdo faremos essa separação.

Um aspecto importante, levantado por Ohm, foi a descoberta de fatores que influem no valor da resistência elétrica de um resistor, são eles:

) a dimensão do resistor (área e comprimento); ) o material que constitui este resistor.

Consideremos um fio condutor de comprimento L e área de seção transversal A.

Figura 36

Para compreendermos melhor a relação entre resistência, área e comprimento, podemos fazer uma analogia com tubos de água, vejamos a figura posterior:

Figura 37

Como podemos notar na figura 14, a água possui maior facilidade para sair pelo cano de menor comprimento e maior área, já no cano mais longo existe uma maior dificuldade para água se locomover e o estreitamento do cano aumenta esta dificuldade.

No caso da energia elétrica e do condutor o comportamento é mantido o mesmo:

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