Física e Química Módulo F4 – Circuitos Elétricos

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Governo da República

Portuguesa

Circuitos Elétricos

O que é uma corrente elétrica?

É um movimento orientado de partículas com carga elétrica.

Condutores Elétricos

Bons Condutores Elétricos – são materiais através dos quais a corrente

elétrica passa. (ex.: alumínio, água com sal, grafite, etc.)

Maus Condutores Elétricos ou Isoladores – elétricos são materiais através dos

quais a corrente elétrica não passa. (ex.: plástico, madeira, cortiça, etc.)

Circuito Elétrico

Para haver corrente elétrica é preciso um circuito elétrico, ou seja, um caminho por

onde circulam as partículas com carga elétrica (eletrões ou iões).

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Componentes de um circuito elétrico

Fontes de energia ou geradores – transferem energia para os restantes

componentes do circuito. (ex.: baterias, pilhas, tomadas de eletricidade, etc.)

Recetores – recebem a energia do gerador. (ex.: lâmpada, resistência, motor, etc.)

Fios de ligação – são os fios de material bom condutor, como cobre, revestidos a

plástico, que estabelecem a ligação entre os restantes componentes.

Interruptores – tem a dupla função de estabelecer e interromper a passagem de

corrente elétrica num circuito.

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Diferença de Potencial ou Tensão (U)

Energia que o gerador fornece ao circuito por unidade de carga que o atravessa. A sua

unidade no SI é o volt (V).

As tomadas das nossas casas fornecem uma tensão de 230 V. Assim, os equipamentos

elétricos que compramos vêm preparados para funcionar com a tensão de 230 V – com uma

tensão inferior não funcionam e com uma tensão superior queimam-se.

Intensidade de Corrente (I)

Indica se a corrente é muito ou pouco intensa. Relaciona-se com o número de eletrões

que atravessam uma secção reta de um condutor metálico num segundo: quanto maior for

esse número, mais intensa será a corrente. A sua unidade SI é o ampere (A).

𝑰 =

𝒒

∆ 𝒕

I – intensidade ( A , ampare )

q – carga elétrica ( C, coulomb )

∆ t – intervalo de tempo (s , segundos )

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Associação de lâmpadas em serie

Associação de lâmpadas em paralelo

Percursos para a

corrente elétrica

Um só percurso para as cargas elétricas. Dois ou mais percursos para as cargas elétricas.

O que o interruptor

comanda

Um interruptor comanda sempre todas as

lâmpadas.

Um interruptor instalado: -no ramo principal comanda todas as lâmpadas; -

numa ramificação comanda apenas a lâmpada da

ramificação.

O que acontece quando uma lâmpada

avaria

A avaria de uma lâmpada desliga todas as

outras: todas se apagam.

Quando uma lâmpada avaria:

-se é do ramo principal, todas se apagam;

-se é de uma ramificação, as restantes permanecem

acesas.

Luminosidade A luminosidade de cada lâmpada diminui à

medida que o número de lâmpadas aumenta.

A luminosidade de cada lâmpada não se altera

quando o número de lâmpadas aumenta.

Diferença de

potencial U

Uassociação = UL1 + UL2 +… Uassociação = UL1 = UL2 =…

Corrente elétrica

I

IL1 = IL2 = … Iramo principal = IL1 + IL2 + … IL1

pode ser igual ou diferente de IL2

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Resistência elétrica (R)

A resistência elétrica relaciona-se com a oposição que um condutor oferece à passagem

da corrente elétrica. A sua unidade no SI é o ohm (símbolo Ω).

A resistência de um condutor depende:

do material

do seu comprimento

da sua espessura

da sua temperatura

Como determinar a resistência de um condutor elétrico

Processo direto

Para medir a resistência de um condutor é utilizado um

aparelho chamado ohmímetro, que faz parte de um multímetro.

Processo indireto

A medição da resistência elétrica de condutores em funcionamento nos circuitos

faz-se por um processo indireto, sendo necessário:

medir a corrente elétrica no circuito do condutor, com um amperímetro;

medir a tensão entre os terminais do condutor, com um voltímetro.

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Lei de Ohm

A diferença de potencial entre os terminais de um condutor metálico filiforme e

homogéneo, a temperatura constante, é diretamente proporcional à corrente elétrica

que o percorre.

Resistências associadas em série

Resistências associadas em paralelo

𝑹 𝒆𝒒 = 𝑹 𝟏 + 𝑹 𝟐 + 𝑹 𝟑 + ⋯ + 𝑹 𝒏

𝟏

𝑹 𝒆 𝒒 =

𝟏

𝑹 𝟏 +

𝟏

𝑹 𝟐 +

𝟏

𝑹 𝟑 + ⋯ +

𝟏

𝑹 𝒏

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Efeitos da corrente elétrica

O efeito térmico da corrente elétrica, também conhecido por efeito Joule, é

evidenciado nas resistências de aquecedores, cilindros de agua, grelhadores,

ferros de engomar, secadores de cabelo.

O efeito químico da corrente elétrica corresponde a ocorrência de reações

químicas provocadas pela corrente elétrica quando passa nas soluções

aquosas condutoras.

O efeito magnético corresponde a alteração das propriedades magnéticas do

espaço a volta dos condutores, sendo capaz de provocar movimentos.

O efeito luminoso corresponde à passagem da corrente elétrica num sólido

ou num gás pode originar emissão de luz, pelo que falamos em efeito luminoso

da corrente elétrica. Este efeito está bem patente nas lâmpadas.

Potência elétrica de recetores elétricos

A potência de um recetor mede a energia elétrica que o recetor recebe por

unidade de tempo, a qual é transformada em energia com outras designações e transferida

Qual o significado do valor 2000 W?

Significa que este motor recebe a energia de 2000 J durante 1 s.

para o exterior.

𝐏 = 𝐔 × 𝐈

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Energia elétrica e consumos energéticos

O “consumo” de energia determina-se

utilizando a seguinte expressão:

Quando nos referimos a energia elétrica,

utiliza-se muitas vezes a unidade pratica

kilowatt hora, símbolo kW h, para exprimir consumos energéticos.

1 kW h é a energia recebida ou transferida por um recetor de potência 1 kW durante 1 h de

funcionamento.

Valores nominais dos recetores

Os aparelhos elétricos trazem inscritos, de fábrica, os seus chamados valores

nominais, que se referem às condições normais de funcionamento do aparelho. Estes

valores são, em geral, a potência elétrica máxima do aparelho e a respetiva diferença de

potencial.

Ex: Torradeira: 800 W, 230 V

Se a torradeira for ligada a uma tomada de 230 V, terá uma potência máxima de 800 W:

disponibiliza 800 J de energia num segundo.

A potência dos aparelhos e o valor da corrente elétrica nos circuitos

Os valores da diferença de potencial a que um recetor está ligado e da sua potência

permitem calcular a corrente elétrica no circuito do recetor.

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Força elétrica e Potencial elétrico

Em qualquer átomo, que faz parte da constituição de um dado corpo, o nº de eletrões,

que são as partículas com carga negativa, é igual ao nº de protões, que são as partículas com

carga positiva, o que torna o átomo eletricamente neutro.

elétricas.

Cargas do mesmo sinal repelem-se;

Cargas de sinais contrários, atraem-se.

A expressão de matemática que define o campo elétrico:

Se numa região do espaço se faz sentir a ação de uma ou mais

cargas elétricas verifica - se a existência de um campo elétrico .

Um campo elétrico consiste na interação entre cargas

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Características do campo elétrico

Ponto de aplicação – no ponto P;

Direção – a mesma da força;

Sentido – o mesmo da força se q > 0

– contrário da força se q < 0;

Intensidade: valor de E (campo elétrico)

Linhas de campo elétrico

Aponta para a partícula se a carga desta for negativa (-q) e no sentido contrário se for

positiva (+q).

As linhas de campo elétrico:

são tangentes, em cada ponto, ao vetor campo elétrico, E;

têm, em cada ponto, o sentido de E;

nunca se cruzam;

saem da carga positiva e entram na carga negativa; são mais densas onde o campo é mais intenso.

Força elétrica

Consideremos duas cargas pontuais, q1 e q2, de sinais contrários, localizadas nos pontos A e B. Cada uma das cargas exerce uma força elétrica de atração sobre a outra.

A expressão de matemática que define a força elétrica:

Fel – força elétrica (N, newton)

k – constante de Coulomb (8,987 x 109 N m2 C-2)

q1, q2 – cargas elétricas (C, coulomb)

d – distância entre as cargas elétricas (m, metro)

𝑭 𝒆𝒍 = 𝒌 | 𝒒 𝟏 | × | 𝒒 𝟐 |

𝒅 𝟐