CE PROFESSOR LU€S R•GO DISCIPLINA: FÍSICA 3€ANO PROFESSOR: LOURIVAL ALUNO(A):_____________________________ ALUNO(A):____________________________________________ _______________ No:_____ Turma:300 ELETRODINÂMICA – CORRENTE ELÉTRICA 1. ELETRODINÂMICA: é a parte da Eletricidade que estuda as cargas elétricas em movimento. 2. CONDUTOR ELÉTRICO: é todo material que facilita o movimento de cargas elétricas. Ex: Metais, grafite, seres vivos, o solo, gases ionizados, soluções eletrolíticas etc. 3. ISOLANTE ELÉTRICO: é todo material que não acilita o movimento de cargas elétricas. Ex: Borracha, vidro, plástico, ar atmosférico, água pura (H20), madeira seca, ebonite, mica etc. ATENÇÃO: Num condutor sólido, somente os elétrons mais afastados do núcleo (elétrons livres) têm relativa liberdade de movimentação. Os prótons não se movem, pois estão fortemente presos ao núcleo do átomo. Num condutor sólido, os elétrons estão em constante livres movimento desordenado.
Uma pilha (figura seguinte) tem terminais metálicos que estão permanentemente carregados e denominados pólos. Num desses terminais existe um excesso de cargas positivas (pólo positivo), de potencial elétrico positivo (VA). No outro terminal existe um excesso de cargas negativas (pólo negativo), de potencial elétrico negativo (VB). Logo, entre os pólos da pilha existe uma diferença de potencial – ddp (U), dada por:
b) elétrons e íons nos gases fluorescentes); c) íons nos líquidos (pilhas e baterias).
(lâmpadas
5. INTENSIDADE DE CORRENTE ELÉTRICA MÉDIA ( im ): é a quantidade de carga elétrica total ( ΔQ) que atravessa uma secção reta S de um condutor por intervalo de tempo Δt.
A unidade de intensidade de corrente elétrica no Sistema Internacional é o ampère (A). É muito fre fr eqüente a utilização de submúltiplos do ampère (A):
No estudo da corrente elétrica, dizemos que sua direção é a mesma da dos portadores de cargas elétricas, sejam positivos ou negativos. Com relação ao sentido, adotamos o sentido convencional: o sentido da corrente elétrica é o mesmo do movimento dos portadores de cargas elétricas positivas ou, por outro lado, sentido contrário ao do movimento dos portadores de cargas elétricas negativas .
Ligando-se as extremidades A e B do condutor metálico aos pólos A e B da pilha, os elétrons livres do condutor adquirem, então, um movimento ordenado, originando uma corrente elétrica.
6. TIPOS DE CORRENTE - C o r r e n t e c o n t ín u a ( C C) C)
É aquela cujo sentido se mantém constante. Ex: corrente de uma bateria de carro, pilha, etc.
4. CORRENTE ELÉTRICA: é o movimento ordenado e irregular de cargas elétricas em um condutor. A corrente elétrica é devido ao movimento de: a) elétrons livres nos sólidos (metais);
- C o r r e n t e a l t e r n a d a ( CA )
É aquela cujo sentido varia alternadamente. Ex: corrente usada nas residências.
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7. EFEITOS DA CORRENTE ELÉTRICA a) Efeito térmico ou efeito Joule Qualquer condutor sofre um aquecimento ao ser atravessado por uma corrente elétrica. Esse efeito é a base de funcionamento dos aquecedores elétricos, chuveiros elétricos, secadores de cabelo, ferro elétrico, etc. b) Efeito luminoso Em determinadas condições, a passagem da corrente elétrica através de um gás rarefeito faz com que ele emita luz. As lâmpadas fluorescentes e os anúncios luminosos são aplicações desse efeito. Neles há a transformação direta de energia elétrica em energia luminosa. c) Efeito magnético Um condutor percorrido por uma corrente elétrica cria, na região próxima a ele, um campo magnético. Este é um dos efeitos mais importantes, constituindo a base do funcionamento dos motores elétricos. d) Efeito Químico: eletrólise de uma solução iônica, ocasionando o movimento de íons positivos e negativos. e) Efeito Fisiológico: choque elétrico em seres vivos. CHOQUE ELÉTRICO i = 0,001 A; provoca formigamentos i = 0,01 A.; provoca perda do controle muscular. 0,01 A < i ≤ 3 A; pode ser mortal se atravessar o tórax da pessoa, pois atinge o coração, modificando o ritmo e fazendo com que ele pare de bombear sangue. I > 3 A; leva à morte por asfixia em poucos segundos.
VOCÊ SABIA Através de sinais elétricos que viajam pelo nosso sistema nervoso, o cérebro recebe as impressões dos sentidos para os diferentes sistemas do corpo. A voltagem dos impulsos nervosos é de menos 0,1 V; a velocidade com que se transmite é de 100m/s. Isso significa menos de 0,04 s entre o momento em que o órgão sensorial é estimulado e aquele em que o comando de cérebro chega aos sistemas que devem ser acionados. As correntes elétricas que acompanham a atividade cerebral podem ser registradas por aparelhos de eletroencefalograma. OBS: A velocidade dos elétrons num fio metálico é relativamente baixa, ocorrendo um movimento simultâneo entre eles ao longo de todo o fio. Isto explica o fato de uma distante lâmpada incandescente acender no momento em que o interruptor é ligado.
EXERCÍCIOS 1. Do que é constituída a corrente elétrica contínua que passa através de um fio metálico? a) Por um fluxo de elétrons. b) Por um fluxo de prótons. c) Por fluxos de elétrons e prótons que se deslocam em sentidos contrários. d) Por um fluxo de átomos do metal negativamente ionizados. e) Por um fluxo de átomos do metal positivamente ionizados. 2. A corrente elétrica em um condutor metálico se deve ao movimento de:
a) íons do metal, no mesmo sentido convencional da corrente. b) prótons, no sentido oposto ao sentido convencional da corrente. c) elétrons, no sentido oposto ao sentido convencional da corrente. d) elétrons, no mesmo sentido convencional da corrente. e) prótons, no mesmo sentido convencional da corrente.
3. Sabemos que a corrente elétrica é produzida pelo movimento de cargas elétricas em certos materiais e que são conhecidos como bons condutores de corrente elétrica. Das afirmações abaixo apenas uma é verdadeira. Assinale-a. a) Em um metal a corrente elétrica é produzida pelo movimento dos prótons e elétrons de seus átomos. b) Na passagem de corrente elétrica em um metal, os elétrons se deslocam para a extremidade onde o potencial elétrico é menor. c) Na passagem de corrente elétrica em um metal, os elétrons se deslocam no mesmo sentido que os prótons. d) Quando as extremidades de um fio metálico ficam sujeitas a uma diferença de potencial, os elétrons se deslocam para a extremidade onde a tensão é maior e os íons positivos, em mesmo número, para a outra extremidade. e) Em um metal, os elétrons são os únicos responsáveis de condução de eletricidade. 4. Através da secção transversal de um fio condutor passam 20 C em 5 segundos. Qual a intensidade da corrente através desse fio? 5. A secção transversal de um condutor é atravessada por uma carga de 60 coulombs em 2 minutos. A corrente elétrica que percorre esse condutor, em A, é de: a) 0,03 b) 0,5 c) 1,0 d) 2,0 e) 30 6. A seção transversal de um condutor é atravessada por uma carga de 6 coulombs por minuto, o que corresponde a uma carga elétrica, em ampères, de: a) 6 b) 1 c) 0,6 d) 0,1 e) 0,01 7. Um condutor é percorrido por uma corrente elétrica de 4 mA. O tempo necessário para que uma secção transversal desse condutor seja atravessada por uma carga elétrica de 12 C, em segundos, é: a) 3.000 b) 1.200 c) 400 d) 200 e) 120 8. Uma corrente constante de 5,0 A circula em um condutor durante meia hora. A quantidade de eletricidade, expressa em coulombs, que passa por uma secção desse condutor neste intervalo de tempo é: a) 360 b) 3.600 c) 900 d) 9.000 e) 9 9. Num circuito de corrente contínua, um amperímetro acusa, durante 5 minutos, a corrente de 2 ampères. A carga que atravessa o instrumento, neste intervalo de tempo, é de: a) 2 A b) 10 C c) 4.10-1 C d) 600 C e) 300 C 10. Um condutor metálico é percorrido por uma corrente elétrica de intensidade 16 mA. Determine:
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a) a carga elétrica que atravessa uma secção transversal do condutor durante 10 s.
b) o número de elétrons que atravessa uma secção transversal do condutor nos 10 s. É dada a carga elétrica elementar: e =1,6.10-19 C. 11. Através de uma secção transversal de um condutor passam 5,0 .1020 elétrons, durante 8,0 s. Sendo a carga elementar 1,6 . 10-19 C, determine a intensidade da corrente. 12. Qual a intensidade de corrente que transporta 1,8. 102 C em 5,0 minutos? a) 9,0.102 A b) 6,0.10– 1 A c) 3,0.10– 1 A 2 d) 2,0.10 A e) 4,0.10 A 13. Sabe-se que em 2 s a carga de 32 C atravessa a secção transversal de um fio. 14. Como cada portador de carga possui 1,6 x 10 -19 C, a intensidade de corrente vale: a) 16 A b) 8 A c) 1 A d) 1/8 A e) 1/16 A 15. A carga elétrica de um elétron vale 1,6.10 – 19 coulombs. A passagem, pelo filamento de uma lâmpada, de 1,25 . 1017 elétrons por segundo equivale a uma corrente elétrica, em miliampères, igual a: a) 1,3.10– 2 b) 7,8.10– 2 c) 2,0.10– 2 4 2 d) 2,0.10 e) 2,0.10 16. Uma lâmpada permanece acesa durante 1 hora, sendo percorrida por uma corrente elétrica de intensidade igual a 0,5 A. (e = –1,6.10 – 19 C) a) Qual a carga elétrica que passou por uma secção de seu filamento? b) Quantos elétrons passaram? 17. Um condutor é percorrido por uma corrente elétrica de 1,6 A. Sabendo-se que a carga do elétron é de 1,6.10 19 C, pode-se afirmar que o número de elétrons que atravessa uma seção transversal desse condutor, por segundo, é de: a) 3,1.1038 b) 1,0.1038 c) 1,6.1019 19 9 d) 1,0.10 e) 9.10 18. Um condutor metálico, de seção constante, é percorrido por uma corrente contínua de intensidade 4,0 A. O número de elétrons que passam por uma seção reta desse condutor, em 5,0 min, vale: (e = 1,6.10 -19 C) a) 4,0.1019 b) 6,0.1019 c) 7,5.1019 21 21 d) 4,0.10 e) 7,5.10 19. Mediante estímulo, 2.105 íons de K+ atravessam a membrana de uma célula nervosa em 1,0 milisegundo. Calcule a intensidade dessa corrente elétrica, sabendo-se que a carga elementar é 1,6 . 10 -19 C. 20. Pela secção transversal de um condutor, passam 10 11 elétrons de carga elementar igual a 1,6 x 10 -19 C, durante 1,0x10-6 s. A corrente elétrica, neste condutor, é: a) 1,6x10-6 A b) 1,6x10-2 A c) 0,625x10-2 A -8 -8 d) 1,6x10 A e) 0,625x10 A 21. Pela secção reta de um condutor de eletricidade passam 12,0 C a cada minuto. Nesse condutor a intensidade da corrente elétrica, em ampères, é igual: a) 0,08 b) 0,20 c) 5,0 d) 7,2 e) 12
22. Sabe-se que a carga do elétron tem módulo 1,6.10 -19 C. A ordem de grandeza do número de elétrons que
passam por segundo pela secção transversal constante de um condutor que transporta corrente de 0,15 A é: a) 1020 b) 1019 c) 1018 17 16 d) 10 e) 10 23. Se 1,25.1019 elétrons passam por segundo pela secção transversal de um condutor metálico, a intensidade de corrente elétrica, em ampères, nesse condutor é igual a: (Dado: e = 1,6 . 10 –19 C) a) 0,250 b) 0,500 c) 1,00 d) 1,50 e) 2,00 24. A intensidade da corrente elétrica I, que passa pelo fio, é de 4 A. Sabendo-se que o módulo da carga de um elétron é 1,6x10–19 C, a quantidade de elétrons, que passará pela seção reta do fio em 8 segundos, será igual a: a) 2 x 10 20. b) 6,4 x 1019. 17 c) 5 x 10 . d) 8 x 1018. 25. Um condutor é percorrido por uma corrente elétrica de intensidade i = 800mA. Conhecida a carga elétrica elementar, e = 1,6 ×10–19 C, o número de elétrons que atravessa uma seção normal desse condutor, por segundo, é: a) 8,0×1019. b) 5,0×1020. c) 5,0×1018. 20 22 d) 1,6×10 . e) 1,6×10 . 26. A corrente elétrica através de um fio metálico é constituída pelo movimento de: a) cargas positivas no sentido da corrente. b) cargas positivas no sentido oposto ao da corrente. c) elétrons livres no sentido oposto ao da corrente. d) íons positivos e negativos. e) nenhuma resposta é satisfatória. 27. Entre os aparelhos eletrodomésticos a seguir, os que têm como princípio de funcionamento o efeito Joule são: a) liquidificador e batedeira. b) chuveiro elétrico e forno de microondas. c) torradeira e batedeira. e) liquidificador e ferro de passar roupas. e) ferro de passar roupas e torradeira. 28. Considere os seguintes materiais elétricos: I. Lâmpada incandescente, com filamento de tungstênio; II. Fio de cobre encapado com borracha; III. Bocal de cerâmica para lâmpadas incandescentes; IV. Solda elétrica de estanho. Qual das afirmações abaixo é correta? a) O tungstênio e o cobre são condutores e o estanho é isolante. b) A cerâmica e o estanho são isolantes e o tungstênio é condutor. c) A cerâmica e o estanho são condutores e a borracha é isolante. d) O cobre e o tungstênio são condutores e a cerâmica é isolante. e) O cobre é condutor e o tungstênio e a borracha são isolantes. 29. Sejam as afirmações referentes a um condutor metálico com corrente elétrica de 1 A: I. Os elétrons deslocam-se com velocidade próxima à da luz. II. Os elétrons deslocam-se em trajetórias irregulares, de forma que sua velocidade média é muito menor que a da luz. III. Os prótons deslocam-se no sentido da corrente e os elétrons em sentido contrário. É (são) correta (s): a) I c) II e) I e III b) I e II d) II e III
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