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Corrente elétrica: diferenças entre revisões

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{{Eletromagnetismo}}
'''Corrente elétrica''' é ouma [[fluxo]] ordenadoquantidade de partículascargas [[portadoreselétricas de carga|portadoras]]movendo-se de [[cargaforma elétrica]] ou o deslocamento de cargasordenada dentroatravés de um condutor, quandoem existeconsequência de uma diferença de potencial elétrico entre(ddp) asaplicada extremidades.sob Talo deslocamentocondutor. procuraDessa restabelecerforma, osempre equilíbrioque desfeitohouver pelaum açãofluxo de um campo elétrico ou outros meios (reações químicascarga, atrito,em luz,um etc.).<ref name="IE1">CREDERcondutor, Hélio.considera-se Instalaçõesque Elétricas.há 10ªuma ed.corrente São Paulo: Livros Técnicos e Científicos Editora Ltdaelétrica., 1989, p.17</ref>
 
Matematicamente, a corrente elétrica pode ser expressa como partículas carregadas movendo-se perpendicularmente à superfície de área A de uma seção transversal de um fio condutor, por exemplo. A corrente é definida, quantitativamente, como a razão de cargas elétricas que flui através dessa superfície transversal em um intervalo de tempo
Microscopicamente, as cargas livres estão em movimento aleatório devido à agitação térmica. Apesar desse movimento desordenado, ao estabelecermos um campo elétrico na região das cargas, verifica-se um movimento ordenado que se apresenta superposto ao primeiro. Esse movimento recebe o nome de [[ Abatimento|movimento de deriva]] das cargas livres.
 
<math>I= \frac{\Delta Q}{\Delta t}</math>
[[Relâmpago|Raios]] são exemplos de corrente elétrica, bem como o [[vento solar]], porém a mais conhecida, provavelmente, é a do fluxo de {{PBPE2|[[elétrons]]|[[eletrões]]}} através de um [[condutor elétrico]], geralmente [[metal|metálico]].
 
Onde <math>\Delta Q</math> é a quantidade de carga que flui pelo fio condutor (através da superfície de área A); num intervalo de tempo ''Δt.'' Contudo, a corrente elétrica é definida pela proporcionalidade entre essas duas grandezas.<ref name="IE12">CREDER, Hélio. Instalações Elétricas. 10ª ed. São Paulo: Livros Técnicos e Científicos Editora Ltda., 1989, p.17</ref>
A intensidade da corrente elétrica é definida como a razão entre o módulo da quantidade de carga ''ΔQ'' que atravessa certa secção transversal (corte feito ao longo da menor dimensão de um corpo) do condutor em um intervalo de tempo ''Δt''.
 
'''Corrente instantânea''' <math>I</math>
 
A corrente relaciona a quantidade de carga que flui em uma superfície condutora, variando em um intervalo de tempo. Desse modo, a corrente instantânea <math>I</math> pode ser representada como um limite diferencial da corrente elétrica.
:<math>I = \lim_{\Delta t \to 0} \frac {|\Delta Q|}{\Delta t} = \frac {dQ}{dt}</math>
 
A unidade medida no sistema internacional [[Sistema Internacional de Unidades|SI]] para a corrente é expressa em [[ampère]] (<math>A</math>), desse modo
A unidade padrão no [[Sistema Internacional de Unidades|SI]] para medida de intensidade de corrente é o [[ampère]] (A). A corrente elétrica é também chamada informalmente de ''amperagem''. Embora seja um termo válido na linguagem coloquial, a maioria dos engenheiros eletricistas repudia o seu uso por confundir a [[grandeza física]] (corrente eléctrica) com a unidade que a medirá (ampère). A corrente elétrica, designada por '''I''' , é o fluxo das cargas de condução dentro de um material. A intensidade da corrente é a taxa de transferência da carga, igual à carga transferida durante um intervalo infinitesimal dividida pelo tempo.
 
<math>[I]=1C/s=1A</math>
 
== Conceito de corrente elétrica ==
Um gerador elétrico possui dois terminais A e B, cujo o objetivo principal é manter uma diferença de potencial elétrico (ddp) entre esses dois terminais. Suponha que ligado a esses pólos, positivo A e negativo B, está conectado um fio condutor metálico em equilíbrio eletrostático. Inicialmente, quando o condutor está isento da aplicação de ddp o movimento aleatório, isto é, movimento caótico das partículas constituintes do condutor está relacionado com a temperatura normal do fio metálico. Portanto, no condutor metálico existem partículas se deslocando de forma incessante e colidindo com os átomos do condutor desordenadamente.
Denominamos corrente elétrica a todo movimento ordenado de partículas eletrizadas. Para que esses movimentos ocorram é necessário haver tais partículas − íons ou elétrons − livres no interior dos corpos.
 
Entretanto, quando esse sistema é acometido a uma diferença de potencial elétrico, definida por <math>V_a-V_b</math> , é produzido no condutor o campo elétrico <math>\vec{E}</math> orientado de <math>V_b</math> para <math>V_a</math> . Sob influência do campo elétrico produzido, cada elétron livre presente no condutor estará submetido a uma força elétrica <math>\vec{F_e}=q\vec{E}</math>. Nesse momento, sob ação da força elétrica em consequência do campo elétrico produzido, os elétrons livres adquirem movimento ordenado com velocidade média, direção e sentido da força elétrica.
Corpos que possuem partículas eletrizadas livres em quantidades razoáveis são denominados condutores, pois essa característica permite estabelecer corrente elétrica em seu interior.
 
Contudo, por mais que ainda haja no condutor colisões entre partículas e os átomos constituintes do fio metálico, pelo fato da aplicação de ddp e consequentes formação de campo elétrico, a força elétrica se superpõe ao movimento caótico tornando o deslocamento das partículas ordenados. Princípio este que define o conceito de corrente elétrica.
Nos metais existe grande quantidade de elétrons livres, em movimento desordenado. Quando se cria, de alguma maneira, um campo elétrico (<math>\vec E</math>) no interior de um corpo metálico, esses movimentos passam a ser ordenados no sentido oposto ao do vetor campo elétrico (<math>\vec E</math>), constituindo a '''corrente elétrica'''.
 
Uma propriedade importante a ser ressaltada é que em qualquer ponto do condutor metálico a corrente elétrica sempre será a mesma.
Nas soluções eletrolíticas existe grande quantidade de cátions e ânions livres, em movimento é desordenado. Quando se cria, de alguma maneira, um campo elétrico (<math>\vec E</math>) no interior de uma solução eletrolítica, esses movimentos passam a ser ordenados: o movimento dos cátions, no sentido do vetor campo elétrico (<math>\vec E</math>), e o dos ânions, no sentido oposto. Essa ordenação constitui a corrente elétrica.
 
Nos gases ionizados existe grande quantidade de cátions e elétrons livres, em movimento desordenado. Quando se cria, de alguma maneira, um campo elétrico (<math>\vec E</math>) no interior de um gás ionizado, esses movimentos passam a ser ordenados: o movimento dos cátions, no sentido do vetor campo elétrico (<math>\vec E</math>), e o dos elétrons, no sentido oposto. Essa ordenação constitui a corrente elétrica.
 
[[Ficheiro:Current rectification diagram.png|right|200px|thumb|left|Tipos de corrente contínua]]
Com a finalidade de facilitar o estudo das leis que regem os fenômenos ligados às correntes elétricas, costumamos adotar um '''sentido convencional''' para a corrente elétrica,<ref name=norm> NORMANDO, Célio; VASCONCELOS, Vasco. [http://webcache.googleusercontent.com/search?q=cache:UWWGAb6RTXEJ:www2.fct.unesp.br/docentes/dfqb/celso/MatematFisIII/introducao_estudo_eletrodinamica.ppt+&cd=2&hl=pt-BR&ct=clnk&gl=br Introdução ao estudo da eletrodinâmica]</ref> coincidente com o sentido do vetor campo elétrico (<math>\vec E</math>) que a produziu.
 
Consequentemente, esse sentido será o mesmo do movimento das partículas eletrizadas positivamente e oposto ao das partículas eletrizadas negativamente.
 
===Corrente contínua===
{{AP|Corrente contínua}}
''Corrente contínua'' (CC ou DC - do inglês ''direct current) ''é o fluxo ordenado de [[carga elétrica|cargas elétricas]] no mesmo sentido. Esse tipo de corrente é gerado por [[Bateria (química)|baterias]] de automóveis ou de motos (6, 12 ou 24 V), pequenas baterias (geralmente de 9V), [[pilha]]s (1,2 V e 1,5 V), [[dínamo]]s, [[célula solar|células solares]] e [[fonte de alimentação|fontes de alimentação]] de várias tecnologias, que [[retificação|retificam]] a [[corrente alternada]] para produzir corrente contínua.
 
===Corrente alternada===
 
{{AP|Corrente alternada}}
 
[[Imagem:Simple sine wave.svg|thumb|200px|Forma de onda da corrente alternada.]]
 
''Corrente alternada'' (''CA'' ou ''AC'' - do inglês ''alternating current'') é uma corrente elétrica cujo sentido varia no tempo, ao contrário da [[corrente contínua]] cujo sentido permanece constante ao longo do tempo. A forma de onda usual em um circuito de potência CA é [[onda senoidal|senoidal]] por ser a forma de transmissão de energia mais eficiente. Entretanto, em certas aplicações, diferentes formas de ondas são utilizadas, tais como triangular ou ondas quadradas.
Enquanto a fonte de corrente contínua é constituída pelos pólos positivo e negativo, a de corrente alternada é composta por fases (e, muitas vezes, pelo fio neutro).
{{clr}}
 
== Sentido da corrente ==
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A corrente elétrica não é exclusividade dos meios [[sólidos]] - ela pode ocorrer também nos [[gases]] e nos [[líquidos]].
Nos sólidos, as cargas cujo fluxo constitui a [[sentido da corrente elétrica|corrente real]] são os [[elétron livre|elétrons livres]]. Nos líquidos, os portadores de corrente são [[íon]]s positivos e íons negativos. Nos gases, são íons positivos, íons negativos e [[elétron]]s livres. A corrente elétrica que se estabelece nos condutores eletrolíticos e nos condutores gasosos (como a que surge em uma [[lâmpada fluorescente]]) é denominada '''corrente iônica'''.<ref name="norm"> NORMANDO, Célio; VASCONCELOS, Vasco. [http://webcache.googleusercontent.com/search?q=cache:UWWGAb6RTXEJ:www2.fct.unesp.br/docentes/dfqb/celso/MatematFisIII/introducao_estudo_eletrodinamica.ppt+&cd=2&hl=pt-BR&ct=clnk&gl=br Introdução ao estudo da eletrodinâmica]</ref>
 
O sentido real é o sentido do [[movimento de deriva]] das cargas elétricas livres (portadores). Esse movimento se dá no sentido contrário ao do [[campo elétrico]] se os portadores forem negativos (caso dos condutores metálicos), e no mesmo sentido do campo, se os portadores forem positivos. Mas existem casos em que verificamos cargas se movimentando nos dois sentidos. Isso acontece quando o condutor apresenta os dois tipos de cargas livres (condutores iônicos, por exemplo).
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== A velocidade de deriva ==
 
A velocidade de deriva não segue um caminho retilíneo perfeito, na verdade os portadores de carga se movem com velocidade <math>v_d</math> média ao longo do segmento. Na ausência de ddp os portadores de cargas têm deslocamentos caóticos ao longo do segmento. Entretanto, quando o sistema é acometido a uma diferença de potencial o movimento torna-se ordenado e um campo elétrico <math>\vec{E}</math> se estabelece resultando em uma força elétrica sobre os elétrons. Essa força acelera os elétrons livres e produz a corrente que se superpõe ao movimento aleatório das partículas, resultando em uma velocidade média em que o módulo é igual a velocidade escalar de deriva.
Ao estabelecermos um campo elétrico em um condutor verificamos, superposto ao movimento aleatório das cargas livres, um [[movimento de deriva]] dessas cargas. Em metais, condutores mais conhecidos, temos elétrons como portadores de carga livres. Essas partículas oscilam aleatoriamente a velocidades médias da ordem de 10<sup>5</sup> a 10<sup>6</sup> m/s. No entanto o [[movimento de deriva]] se dá a uma taxa da ordem de 10<sup>-3</sup>m/s (na situação de máxima densidade de corrente). Ou seja, quando temos a máxima densidade de corrente permitida pelas normas técnicas a velocidade de deriva dos elétrons livres é cerca de 2 mm/s.<ref name="OAB">{{citar web|url=http://www.feiradeciencias.com.br/sala12/12_T06.asp|título=Velocidade Média dos Elétrons|publicado=Feira de Ciências — O Imperdível Mundo da Física Clássica|acessodata=14 de janeiro de 2012}}</ref>
 
== Densidade de corrente ==
Densidade de corrente é representada por <math>J</math> e se baseia em um vetor de fluxo de cargas através da superfície de área transversal <math>A</math> do condutor.
A corrente elétrica ''φ'' se relaciona com a [[densidade de corrente elétrica]] ''j'' através da fórmula
 
:<math>
\phi = j \cdot A
</math>
 
onde, no [[Sistema Internacional de Unidades|SI]], ▼
 
:''φ'' é a corrente medida em [[ampère]]s
:''j'' é a "densidade de corrente" medida em [[ampère]]s por [[metro quadrado]]
:''A'' é a área pela qual a corrente circula, medida em [[metro quadrado|metros quadrados]]
 
A densidade de corrente é definida como:
 
:<math>
j=\int_i n_i \cdot x_i \cdot \mathbf{u_i}
</math>
 
<math>J=\frac{I}{A}</math>
onde
 
▲onde,Unidade noem [[Sistema Internacional de Unidades|SI]], expresso em [[ampère]] (<math>A</math>).
:''n'' é a densidade de partículas (número de partículas por unidade de volume)
:''x'' é a massa, carga, ou outra característica na qual o fluxo poderia ser medido
:''u'' é a velocidade média da partícula em cada volume
 
<math>1C/s=1A</math>
Densidade de corrente é de importante consideração em projetos de sistemas elétricos. A maioria dos condutores elétricos possuem uma resistência positiva finita, fazendo-os então dissipar potência na forma de calor. A densidade de corrente deve permanecer suficientemente baixa para prevenir que o condutor funda ou queime, ou que a isolação do material caia. Em [[supercondutividade|superconductores]], corrente excessiva pode gerar um campo magnético forte o suficiente para causar perda espontânea da propriedade de supercondução.
 
== Métodos de medição ==
Obtida de "https://pt.wikipedia.org/wiki/Corrente_elétrica"