Corrente Elétrica e Lei de Ohm - Resumo Completo para Estudantes

51 Corrente Elétrica A corrente elétrica i em um fio condutor é definida como a carga que atravessa a área do fio por unidade de tempo i dQdt 51 Unidade de corrente Ampere A Cs Convenção Sentido da corrente sentido de movimento de cargas positivas Se n é o número de partículas portadores de carga por unidade de volume que atravessam a área A de um fio condutor de comprimento Δx q é a carga de cada partícula então a carga ΔQ é dada por ΔQ nqAΔx 52 Se as partículas se movem com velocidade vd no condutor então Δx vdΔt e ΔQ nqAvdΔt 53 e a corrente fica i ΔQΔt nqAvd 54 A densidade de corrente j é definida j iA nqvd ρvd 55 onde ρ nq O vetor j densidade de corrente é j ρvd 56 52 Resistência Elétrica e Lei de Ohm Em alguns dispositivos de circuito temos que vd α E ie j α E A constante de proporcionalidade é a condutividade σ j σE 57 Considere um trecho de um fio condutor de área transversal A e comprimento l A diferença de potencial ΔV entre as extremidades do trecho é ΔV El 58 Por outro lado a corrente no fio é dada por i jA σEA 59 Eliminando o campo E obtemos ΔV iσA l lσA i 510 Portanto ΔV α i e a constante de proporcionalidade é a resistência R ΔV Ri 511 ou R ΔV i Lei de Ohm 512 Unidade de resistência Ohm Ω VA Objetos para os quais a resistência definida pela equação acima é constante são ditos ohmicos Um exemplo é o resistor Um exemplo de dispositivo nãoohmico é o diodo um semicondutor cuja resistência é alta para correntes em um sentido e baixa no outro sentido A resistência pode ser escrita como R lσA ρlA 513 onde ρ 1σ é a resistividade do material resistor 53 Energia e Potência Elétrica Em circuitos a energia é transferida de uma fonte aos elétrons Por exemplo uma bateria converte energia química em energia cinética dos elétrons corrente e também em calor no condutor Quando uma corrente passa em um fio ela transporta energia A potência energia por unidade de tempo fornecida pela bateria para fazer a carga q se mover na diferença de potencial ΔV é P dUdt ddt qΔV dqdt ΔV iΔV 514 Unidade de potência Watts W Js Se essa energia for dissipada no resistor temos que a potência dissipada é usando ΔV Ri P Ri2 ΔV2 R 515 54 Força Eletromotriz Baterias fornecem voltagem por meio de energia química correntes estacionárias Voltagem nominal na ausência de corrente ℰ força eletromotriz fem Bateria tem resistência interna r que diminui voltagem de ri quando existe corrente Voltagem real entre extremidades da bateria é