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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.
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== 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, é produzido no condutor o campo elétrico orientado de para. Sob influência do campo elétrico produzido, cada elétron livre presente no condutor estará submetido a uma força elétrica. 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.[[Ficheiro:Current rectification diagram.png|right|200px|thumb|left|Tipos de corrente contínua]]▼
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===
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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 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 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 ==
A densidade de corrente é um vetor de fluxo de cargas de cargas através do seguimento transversal de área A de um condutor. Lembrando que o sentido é dado pelo sentido do fluxo das cagas positivas. Portanto, a densidade de corrente pode ser expressa como
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>
 
onde
 
:''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>I=\frac{I}{A}</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 ==
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