Eletrodinâmica
A maioria das aplicações práticas da eletricidade se deve ao fato de ela poder ser transmitida a distância. Isso significa que a eletricidade, além de transmitir energia, produz efeitos que são aproveitados em uma grande quantidade de aparelhos. Eletricidade pode produzir luz, calor, movimento, sons, imagens e muito mais.
Em um outro artigo aqui no blog vimos sobre os efeitos da eletricidade acumulada nos corpos, ou seja, a eletricidade parada ou estática. Veremos agora o que acontece quando a eletricidade pode se movimentar e, com isso, ser transmitida a distância.
A eletrodinâmica é a parte da física que estuda as cargas elétricas em movimento. Essas cargas não se movimentam aleatoriamente, elas possuem um movimento preferencial que é do maior potencial para o menor potencial.
Resumidamente veremos sobre esses temas:
- como a eletricidade pode ser transmitida por fios;
- o que é a corrente elétrica;
- como transmitir energia através da corrente;
- como funciona o circuito elétrico simples;
- que efeitos a eletricidade produz, e quais podem ser aproveitados.
Corrente Elétrica
A grande importância da eletricidade nos dias atuais deve-se ao fato de ela poder transportar energia e ser transmitida a distância com o uso de fios condutores. Essa transmissão é feita através do que é denominado corrente elétrica.
Quando, entre os pólos de um gerador, estabelecemos uma ddp, cria-se um estado de “pressão” capaz de impulsionar cargas elétricas que estejam sob sua influência.
Assim, se ligarmos os dois pólos de um gerador, por exemplo, uma pilha, por meio de um pedaço de fio metálico, a pressão de natureza elétrica existente nos pólos vai agir sobre os elétrons livres do metal, forçando-os a se mover todos na mesma direção. Veja esse exemplo na imagem abaixo.
Estabelece-se desta forma, através do material condutor, um movimento ordenado de cargas elétricas, conhecido como corrente elétrica.
Evidentemente, neste tipo de ligação a corrente que passa através do fio não serve para nada, pois se limita ao movimento do excesso de elétrons de um lado da pilha para o outro lado onde existe sua falta.
Embora o sentido de circulação dos elétrons e, portanto, da corrente seja do pólo que tem elétrons em excesso (negativo) para o pólo que os tem em fata (positivo), convencionou-se representar a corrente de forma oposta, ou seja, nos diagramas e mesmo nas explicações que envolvem a corrente, é comum representá-la por setas que saem dos pólos positivos dos geradores e vão em direção aos pólos negativos. Veja na imagem abaixo um exemplo do sentido real da corrente elétrica e o sentido convencional.
Circuito Elétrico
No caso tomado como exemplo, vemos que a corrente que sai de um dos pólos da pilha deve sempre chegar ao outro pólo, ou seja, deve haver um percurso fechado, ou circuito fechado, para que uma corrente circule. Este percurso fechado é conhecido como circuito elétrico. Veja um exemplo na imagem abaixo.
Para que a energia gerada pela pilha possa ser útil temos, como mostrado na imagem, uma lâmpada que aproveitará a energia produzida pela pilha.
Temos então, no circuito fechado, o que se denomina circuito elétrico simples.
Neste circuito, temos inicialmente um gerador (por exemplo, uma pilha ou bateria) que torna disponível a energia elétrica, estabelecendo entre seus pólos uma diferença de potencial. Temos depois um receptor (por exemplo, uma lâmpada) que recebe a energia transportada pela corrente elétrica e a transforma em alguma outra forma de energia. E temos, finalmente, o meio condutor, formado pelos fios que transportam a energia, servindo de percurso para a corrente elétrica.
Vejamos então que a corrente que sai de um dos pólos do gerador passa pelo receptor (lâmpada), onde deixa a energia, e depois volta ao outro pólo do gerador. Os elétrons que saem de um dos pólos do gerador são os mesmos que chegam, porque o gerador não pode criar novos elétrons, e aqueles que ele envia ao receptor não são consumidos: eles simplesmente entregam a energia que transportam.
Isso significa que a quantidade de elétrons que sai dos pólos de um gerador é a mesma que chega de volta ao outro quando o circuito é fechado.
Intensidade da Corrente
Uma corrente elétrica será tanto mais intensa quanto maior for a quantidade de cargas que se movimentarem. A medida da intensidade da corrente é feita em função da quantidade de cargas que passam em cada segundo por um ponto de um condutor.
Esta intensidade é medida numa unidade denominada ampère, que é abreviada por A.
Como, em algumas aplicações práticas, encontramos correntes muito fracas, bem menores do que 1 ampère, é comum fazermos sua indicação por submúltiplos do ampère. Assim, usamos o microampère (uA) para indicar correntes de milionésimos de ampère e o nanoampère (nA) para indicar correntes de bilionésimos de ampère:
1 uA = 0,000001 A e 1 nA = 0,000000001 A
Vejamos agora algumas perguntas e respostas ligadas ao tema desse artigo, eletrodinâmica.
Por que, em diagramas e explicações de uso da corrente, o verdadeiro sentido da corrente elétrica não é adotado?
A confusão toda ocorre porque as cargas que se movem são negativas. Se tivesse sido adotado carga elétrica positiva para o elétron, não teríamos este problema. Convencionou-se a usar o sentido do pólo positivo para o negativo para facilitar o entendimento do princípio de funcionamento dos circuitos e também os cálculos.
De que modo os elétrons podem carregar energia?
De acordo com a terminologia da física, a energia dos elétrons está na forma “potencial”, é como uma mola contraída. Não vemos esta energia, mas ela pode “forçar” um corpo a se mover, como, por exemplo, um brinquedo ou um relógio. Os elétrons ou cargas sob pressão de um gerador possuem este tipo de energia.
Como um gerador consegue “repor” a energia dos elétrons?
Geradores não podem criar nem destruir os elétrons. Assim, os elétrons que saem de um pólo devem ser repostos, e isso é conseguido com os que chegam ao outro pólo. Na natureza não podemos criar nem destruir matéria ou energia, mas sim transformá-la. Este é um princípio muito importante que devemos ter sempre em mente.
Referências: Tecset Eletrônica
Texto: Tecset Eletrônica
Imagens: Tecset Eletrônica
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