Eletricidade: Corrente, Lei de Ohm, Resistência e Condutividade

Corrente Elétrica: Definição e Unidades

Corrente elétrica é o fluxo de carga por unidade de tempo que atravessa um material. É devido ao movimento dos elétrons dentro do material. No Sistema Internacional de Unidades (SI), é expressa em C/s (coulombs por segundo), uma unidade chamada ampère. Uma corrente elétrica, por ser um movimento de cargas, produz um campo magnético, que é usado no eletroímã.

Medição da Corrente Elétrica

O instrumento utilizado para medir a intensidade da corrente elétrica é o galvanômetro que, quando graduado em ampères, é chamado de amperímetro. Ele é colocado em série com o condutor cuja corrente se deseja medir.

Lei de Ohm

A Lei de Ohm afirma que a corrente que flui através de um condutor elétrico é diretamente proporcional à tensão e inversamente proporcional à resistência, desde que sua temperatura permaneça constante.

Fórmula da Lei de Ohm

A equação matemática que descreve esta relação é:

Onde I é a corrente que passa através do objeto em ampères, V é a diferença de potencial (tensão) nos terminais do objeto em volts, e R é a resistência em ohms (Ω). Especificamente, a Lei de Ohm estabelece que R, nessa relação, é constante, independentemente da corrente.

História da Lei de Ohm

Esta lei recebeu o nome do físico alemão Georg Ohm, que, em um tratado publicado em 1827, encontrou valores de tensão e corrente que passavam por alguns circuitos simples, contendo um grande número de cabos. Ele apresentou uma equação um pouco mais complexa do que a mencionada acima para explicar os resultados experimentais. A equação apresentada anteriormente é a forma moderna da Lei de Ohm.

Ampère (A): Unidade de Corrente Elétrica

O Ampère (símbolo A) é a unidade de corrente elétrica. Faz parte das unidades básicas do Sistema Internacional de Unidades (SI) e foi nomeado em homenagem a André-Marie Ampère. O ampère é definido como a intensidade de uma corrente constante que, mantida em dois condutores paralelos, retilíneos, de comprimento infinito, com seção transversal circular desprezível e situados a uma distância de um metro um do outro no vácuo, produziria uma força igual a 2 × 10^-7 newton por metro de comprimento.

Ampère no Sistema Internacional

O ampère é uma unidade básica, juntamente com o metro, o segundo e o quilograma. É definido sem referência à quantidade de carga elétrica. A unidade de carga, o coulomb, é definida como uma unidade derivada: é a quantidade de carga deslocada por uma corrente de um ampère no tempo de um segundo.

Relação Ampère-Coulomb

Como resultado, as correntes elétricas também representam a taxa de variação ou movimento de cargas elétricas ao longo do tempo. Um ampère representa a média de um coulomb de carga por segundo.

Tipos de Corrente Elétrica

Corrente Alternada (CA)

A Corrente Alternada (CA) é aquela que flui por um tempo em uma direção e depois na direção oposta, repetindo o mesmo processo de forma contínua. A polaridade é invertida periodicamente, fazendo com que o fluxo de corrente alterne entre uma direção e outra. É conhecida pela sigla CA em português e AC em inglês.

Corrente Contínua (CC)

A Corrente Contínua (CC) é a corrente em que os elétrons circulam na mesma quantidade e direção, ou seja, flui em uma única direção. A polaridade permanece inalterada e provoca um fluxo de corrente de amplitude relativamente constante através de uma carga.

Condutividade Elétrica

A Condutividade Elétrica é a capacidade de um corpo ou meio de conduzir corrente elétrica, ou seja, de permitir a passagem de partículas carregadas através dele. Essas partículas podem ser elétrons (portadores de carga em condutores metálicos) ou íons (em soluções eletrolíticas).

Fórmula e Unidade da Condutividade

A Condutividade é o inverso da resistividade, portanto, . Sua unidade é S/m (Siemens por metro) ou Ω^-1 • m^-1. Geralmente, a magnitude da condutividade (σ) é a constante de proporcionalidade entre o campo elétrico e a densidade de corrente de condução :

Diferença entre Condutividade e Condutância

Não deve ser confundida com a condutância (G), que é a facilidade de um objeto ou circuito em conduzir corrente elétrica entre dois pontos. É definida como o inverso da resistência: .

Resistividade Elétrica

A Resistividade Elétrica é o grau de dificuldade encontrado pelos elétrons em movimento. É representada pela letra grega minúscula rho (ρ) e é medida em ohm-metro (Ω • m).

Interpretação da Resistividade

Seu valor descreve o comportamento de um material em relação à passagem de corrente elétrica, indicando se ele é um bom ou mau condutor. Um alto valor de resistividade indica que o material é um condutor pobre, enquanto um valor baixo indica que é um bom condutor.

Resistividade e Temperatura

Geralmente, a resistividade dos metais aumenta com a temperatura, enquanto a resistividade dos semicondutores diminui com o aumento da temperatura.

Resistência Elétrica

A Resistência Elétrica de um objeto é uma medida da sua oposição à passagem de corrente. Todas as substâncias se opõem, em maior ou menor grau, à passagem de corrente elétrica. Essa oposição é o que chamamos de resistência elétrica. Materiais que são bons condutores de eletricidade possuem uma resistência elétrica muito baixa, enquanto os isolantes têm uma resistência muito alta.

Definição e Medição da Resistência

Descoberta por Georg Ohm em 1827, a resistência elétrica tem um conceito semelhante ao atrito na física mecânica. A unidade de resistência no Sistema Internacional de Unidades (SI) é o ohm (Ω). Para a medição, na prática, existem vários métodos, entre os quais está o uso de um ohmímetro. Além disso, a grandeza recíproca é a condutância, medida em Siemens.

Classificação de Materiais pela Resistência

Para uma grande quantidade de materiais e condições, a resistência elétrica não depende da corrente elétrica que passa através de um objeto ou da tensão em seus terminais. Isso significa que, dada uma temperatura e um material, a resistência é um valor que permanecerá constante. Além disso, em conformidade com a Lei de Ohm, a resistência de um objeto pode ser definida como a relação entre tensão e corrente, assim:

Dependendo da magnitude dessa medida, os materiais podem ser classificados como condutores, isolantes e semicondutores. Há também alguns materiais em que, sob certas condições de temperatura, existe um fenômeno chamado supercondutividade, no qual o valor da resistência é praticamente nulo.