Circuitos e grandezas elétricas: Corrente elétrica e diferença de potencial

Corrente elétrica

A corrente elétrica é o movimento orientado de partículas carregadas. Nos sólidos, este movimento é feito por eletrões, enquanto que nos fluidos (líquidos e gases) é feito por iões em solução.

Quanto mais livres estiverem os eletrões nos sólidos, melhor condutor será o material.

Circuitos elétricos

Um circuito elétrico é o caminho percorrido pelas cargas elétricas. Corresponde a um conjunto de componentes elétricos ligados por fios condutores. Deste faz sempre parte um gerador de tensão (ou fonte de energia elétrica).

Sentido da corrente

Os eletrões têm carga negativa. Cargas opostas atraem-se. Assim, eles vão migrar até ao polo positivo do gerador. Este sentido, de $-$ para $+$ , é considerado o sentido real da corrente. No entanto, o sentido convencional da corrente é de $+$ para $-$ . É este que se considera quando se analisa um circuito.

Tipos de corrente

Um gerador pode gerar correntes de dois tipos:

Tipo	Descrição	Exemplos
Contínua (CC)	O sentido do fluxo de eletrões mantém-se	As pilhas e baterias dos dispositivos móveis
Alternada (AC)	O sentido do fluxo de eletrões varia a uma dada frequência	A corrente das redes de distribuição de eletricidade

Nota: As baterias dos telemóveis e computadores usam corrente contínua. Apenas é possível carregá-los em tomadas devido aos transformadores nos seus carregadores.

Diferença de potencial

A diferença de potencial, ou tensão, $U$ , entre os terminais de um componente corresponde à energia transferida para um circuito por unidade de carga. A sua unidade SI é o Volt, $V$ .

$U = \dfrac{E}{\|q\|}$	$E$ é a energia, em $J$ , recebida por um componente
	$\|q\|$ é o módulo da carga de uma carga elétrica

Carga elétrica

Cada eletrão tem um valor de carga elétrica de $-|q| =-1{,}602\times10^{-19} \ C$ . Assim, o módulo da carga elétrica total num circuito é dado por:

$\|q\| = n\times 1{,}602\times10^{-19}$	$\|q\|$ tem unidade SI o Coulomb, $C$
	$n$ é o número de cargas elétricas

Intensidade da corrente

A intensidade da corrente elétrica, ou, simplesmente, corrente, $I$ , é a carga elétrica que passa por uma secção reta de um circuito por unidade de tempo. A sua unidade SI é o Ampere, $A$ .

$I = \dfrac{\|q\|}{\Delta t}$	$\|q\|$ é o módulo da carga de uma carga elétrica
	$\Delta t$ é a unidade de tempo

Representação de um circuito

Um circuito pode ser representado esquematicamente de modo a facilitar a compreensão do seu funcionamento. Na figura abaixo tens um circuito simples.

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Física e Química A; Eletricidade; 10º Ano; Circuitos e grandezas elétricas: Corrente elétrica e diferença de potencial

Pilha
Voltímetro
Resistência
Amperímetro

Exemplo

Um aquecedor recebeu $5300\space{J}$ de energia, assegurada pelo movimento de $2\times{10^{20}}$ eletrões durante $10 \ s$ . Sabendo que a carga de cada eletrão é $1{,}602\times{10^{-19}}\space{C}$ , qual a diferença de potencial e a intensidade da corrente nos terminais do recetor?

Se a carga de $1$ eletrão é a referida,

$|q|=2\times{10^{20}}\times{1{,}602\times{10^{-19}}}=32{,}04\space{C}$

Logo,

$U=\frac{E}{|q|}\iff{U}=\frac{5300}{32{,}04}\iff{U}=\underline{165{,}4\space{J}}$

Por outro lado,

$I=\frac{|q|}{\Delta t}=\frac{32{,}04}{10}=\underline{3{,}204 \ A}$