Corrente elétrica
Inicialmente, estudamos as cargas elétricas em equilíbrio estático e fizemos a distinção entre materiais condutores de eletricidade e materiais isolantes. Iniciamos agora o estudo da Eletrodinâmica, área da Física que investiga e estuda os efeitos relacionados ao movimento das cargas elétricas.
Em nosso cotidiano, estamos familiarizados com equipamentos e aparelhos que utilizam a energia elétrica. Lâmpadas, eletrodomésticos, motores elétricos e uma infinidade de aparelhos que necessitam de corrente elétrica para seu funcionamento se espalham por nossas casas.
Apesar dessa familiaridade, poucas pessoas saberiam explicar o que é corrente elétrica, como ela pode ser estabelecida e mantida em um equipamento e quais são seus efeitos.
Para entender o que é corrente elétrica, tomemos como exemplo uma pequena lâmpada incandescente de lanterna. \(\mathrm{O}\) funcionamento de uma lâmpada incandescente tem por base o aquecimento de seu filamento metálico de tungstênio. Para isso, é necessária uma fonte de energia, como uma pilha ou uma bateria.
Imaginemos, então, que, usando fios de cobre, ligamos uma pequena lâmpada de lanterna aos terminais de uma pilha comum, como mostrado na figura abaixo.
A pilha é um dispositivo que mantém em seu terminal negativo \((-)\) excesso de cargas negativas e em seu terminal positivo \((+)\) falta de cargas negativas.
Assim que os fios de cobre são conectados aos terminais da pilha, um campo elétrico \(\vec{E}\) é estabelecido no fio, no sentido indicado na figura abaixo, e os elétrons livres do cobre e do filamento de tungstênio passam a se movimentar de maneira mais organizada, deslocando-se do terminal negativo para o terminal positivo da pilha.
A esse movimento organizado dos elétrons livres damos o nome de corrente elétrica.
Em condutores líquidos, como a água do mar, a corrente elétrica está relacionada ao movimento organizado de íons (cátions e ânions). Nos gases ionizados, a corrente elétrica está relacionada ao movimento organizado de elétrons e de ions positivos.
Por convenção, o sentido da corrente elétrica é contrário ao do movimento das cargas negativas livres. Na figura abaixo, indicamos o sentido convencional da corrente elétrica no fio de ligação.
A corrente elétrica tem, por convenção, sentido oposto ao do movimento das cargas elétricas negativas livres.
Na figura abaixo, temos um trecho de um condutor percorrido por corrente elétrica no sentido indicado. Seja \(n\) o número de cargas livres que passa pela seção \(O\) no intervalo de tempo \(\Delta t\). Assim, a quantidade de carga correspondente será \(\Delta q=n\). e, em que \(e=1,6 \cdot 10^{-19} \mathrm{C}\). A intensidade média de corrente elétrica, \(i_{\mathrm{m}}\), na seção \(O\) do condutor será:
$$ i_m=\frac{\Delta q}{\Delta t} $$
No SI, a unidade de medida da intensidade média de corrente elétrica \(\left(i_{\mathrm{m}}\right)\) ou da corrente elétrica em cada instante ( \(i\) ) é o ampère \((A)\), que equivale ao \(\frac{C}{s}\). Assim:
$$ 1 \mathrm{~A}=1 \frac{\mathrm{C}}{\mathrm{s}} $$
Considere o diagrama da intensidade de corrente em função do tempo mostrado na figura abaixo.
No diagrama \(i \times t\), a quantidade de carga que atravessa uma seção do condutor, em dado intervalo de tempo, corresponde ao valor numérico da área sob a curva.
Pode-se demonstrar que a quantidade de carga que atravessa uma seção do condutor, em dado intervalo de tempo, corresponde ao valor numérico da área \(A\) sob a curva do diagrama \(i \times t\).
$$ \Delta q \stackrel{N}{=} A $$
Referências:
Ferraro, Nicolau Gilberto Física, volume único / Nicolau Gilberto Ferraro, Carlos Magno A. Torres, Paulo Cesar M. Penteado. 1. ed. – São Paulo: Moderna, 2012. – (Vereda digital)
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