Carga elétrica: que reação automática essa frase produz quando você a lê? Uma sensação de formigamento, talvez, ou a imagem de um raio de luz dividindo o céu? A exibição colorida de luzes em uma cidade como Paris ou Las Vegas? Talvez até um inseto que de alguma forma brilha no escuro enquanto atravessa seu acampamento?
Até séculos recentes, os cientistas não apenas não tinham como medir a velocidade da luz, mas também não tinham idéia de quais fenômenos físicos subjacente ao que agora é conhecido como "eletricidade" em primeiro lugar. Nos anos 1800, os físicos primeiro compreenderam as minúsculas partículas envolvidas no fluxo de corrente (elétrons livres), bem como a natureza das forças que os obrigavam a se mover. Ficou claro que a eletricidade poderia fazer um bem considerável se pudesse ser "fabricada" ou "capturada" com segurança e a energia elétrica usada para fazer o trabalho.
O fluxo de carga elétrica ocorre rapidamente em substâncias classificadas como materiais condutores Corrente elétrica A unidade SI de corrente é o ampère (A), geralmente chamado informalmente de "ampères". A carga elétrica em si é medida em coulombs (C). Por convenção, a corrente elétrica flui na direção oposta ao fluxo de elétrons. Isso ocorre porque a direção da corrente foi descrita antes que os cientistas soubessem quais portadores de carga eram os que estavam se movendo sob a influência de um campo elétrico. Para todos os fins práticos, cargas positivas movendo-se na direção positiva oferecem o mesmo resultado físico (computacional) que cargas negativas movendo-se na direção negativa quando se trata de corrente elétrica. Os elétrons se movem em direção a um terminal positivo em uma eletricidade o circuito. O fluxo de elétrons, ou carga móvel, está, portanto, distante do terminal negativo. O movimento de elétrons em um fio de cobre ou outro material condutor também gera um campo magnético que possui uma direção e magnitude determinadas pela direção da corrente elétrica e, portanto, o movimento dos elétrons; este é o princípio sobre o qual um eletroímã é construído. Para o cenário básico convencional de corrente de uma carga que se move através de um fio, a fórmula da corrente é dada por : I \u003d neAv d em que n Embora a corrente tenha uma magnitude e uma direção, é uma quantidade escalar, não uma quantidade vetorial, pois não obedece às leis da adição vetorial. Ohm lei I \u003d V /R onde V Pense de tensão como uma "força de tração" (embora essa "força eletromotriz" não seja literalmente uma força) específica para cargas elétricas. Quando cargas opostas são separadas, elas são atraídas uma pela outra de uma maneira que diminui com o aumento da distância entre elas. É vagamente análogo à energia potencial gravitacional na mecânica clássica; a gravidade "quer" que coisas altas caiam na Terra, e a tensão "quer" cargas separadas (opostas) para se colidirem. Volts são equivalentes a joules por coulomb, ou J /C. Eles, portanto, têm unidades de energia por unidade de carga. Assim, a tensão dos tempos de corrente fornece unidades de (C /s) (J /C) \u003d (J /s), que se traduzem em unidades de potência (neste caso elétrica): P \u003d IV Combinar isso com a lei de Ohm dá origem a outras relações matemáticas úteis que envolvem o fluxo de corrente: P \u003d I 2R e P \u003d V 2 /R. Eles mostram, entre outras coisas, que em um nível fixo de corrente, a energia é proporcional à resistência, enquanto que, se a tensão é fixa, a energia é inversamente proporcional à resistência. Enquanto as cargas em movimento ( corrente) induz um campo magnético, um campo magnético pode induzir tensão em um fio. Com corrente alternada, a voltagem varia de maneira sinusoidal e é fornecida a qualquer momento t Um amperímetro é um dispositivo usado para medir a corrente conectando-o em série - e nunca em paralelo - em um circuito elétrico. (Um circuito paralelo possui vários fios entre junções - em outras palavras, na fonte de energia, capacitores e resistores - no circuito.) Ele opera com o princípio de que a corrente é a mesma em todas as partes de um fio entre duas junções. > Um amperímetro possui uma resistência intrínseca baixa e conhecida e é configurado para fornecer um FSD (deflexão em escala completa) em um determinado nível de corrente, geralmente 0,015 A ou 15 mA. Se você conhece a tensão e manipula a resistência usando a função de resistência à derivação do amperímetro, pode determinar a corrente; você sabe qual o valor do fluxo de corrente que deve estar usando a lei de Ohm. 1. Calcule a velocidade de desvio dos elétrons em um fio de cobre cilíndrico com um raio de 1 mm ou 0,001 m) carregando uma corrente de 15 A, dado que para o cobre, n \u003d 8.342 × 10 28 e /m 3 . I \u003d neAv d, então v d \u003d I /neA. A área A \u003d (15 C /s) /[(8.342 × 10 <28> /e <3) 3) (- 1,60 × 10 <-19 - -19 C) (3,14 10 <-6 m < sup> 2)] \u003d -3,6 × 10 -4 m /s. 2. Encontre a corrente I em um circuito de 120 V que possui resistores de 2 Ω, 4 Ω e 6-Ω em série. Os resistores em série são simplesmente aditivos (em circuitos paralelos, a soma da resistência total é a soma dos recíprocos dos valores de resistência individuais). Assim: I \u003d V /R \u003d (120 V) /(2 + 4 + 6) Ω \u003d 10 A. 3. Um circuito tem uma resistência total de 15 Ω e um fluxo de corrente de 20 A. Quais são a potência e a tensão desse circuito? P \u003d I 2R \u003d (20) 2 (15) \u003d 6.000 watts (W ou J /s). V \u003d IR \u003d (20) (15) \u003d 300 V
, embora seja impedido naqueles conhecidos como isoladores
. Em um fio de metal como um fio de cobre, por exemplo, é possível criar uma diferença de potencial nas extremidades do fio, causando um fluxo de carga e criando uma corrente.
Definição de Elétrica Corrente atual
é a taxa média de fluxo de carga elétrica (ou seja, carga por unidade de tempo) após um ponto no espaço. Essa carga é carregada pelos elétrons que se movem através de um fio em um circuito elétrico. Quanto maior o número de elétrons que ultrapassam esse ponto por segundo, maior a magnitude da corrente.
. A unidade base do ampere é, portanto, coulombs por segundo (C /s).
Fórmula de corrente elétrica
é o número de cargas por metro cúbico (m 3), e
é a carga fundamental, A
é a área da seção transversal do fio e v d
é a velocidade da deriva
.
Fórmula da Lei de Ohm
fornece uma fórmula para determinar a corrente que fluirá através de um condutor:
é a tensão
ou diferença de potencial elétrico
, medida em volts, e R
é a resistência elétrica
ao fluxo de corrente, medido em ohms
(Ω).
Tensão explicada
Tipos de corrente
pela expressão V \u003d V 0sin (2πft), onde V 0
é a tensão inicial e f
é a frequência ou o número de ciclos de tensão (máximo ao mínimo, de volta ao valor máximo) em cada segundo.
Medindo a corrente
Exemplos de correntes elétricas
da seção transversal do fio é πr 2, ou π (0,001) 2 \u003d 3,14 10 -6 m 2.
