Grandezas Elétricas

        Se olharmos em volta, veremos que estamos cercados por equipamentos e dispositivos elétricos, como computadores, tablets, notebooks, eletrodomésticos, motores, iluminação e muitos outros. Somos muito dependentes da eletricidade e sem ela não poderíamos realizar muitas de nossas tarefas diárias, como por exemplo, ler nossos e-mails ou acessar as redes sociais, a indústria não poderia ser automatizada e muito menos o homem ter ido à Lua.

            Mas para entender e dominar a construção e funcionamento desses dispositivos, precisamos compreender algumas grandezas elétricas envolvidas na geração, transmissão e transformação da eletricidade, que são:

         ·  Carga elétrica (q);

         ·  Corrente elétrica (I);

         ·  Tensão, ddp ou força-eletromotriz (V ou E) ;

         ·  Resistência e condutividade Ω;

         ·  Potência (W);

         ·  Energia(U);

        Vamos começar então pela carga elétrica que é a célula do eletromagnetismo.

Carga elétrica

Todo fenômeno eletromagnético é uma manifestação de interações entre cargas, devido à constituição da matéria.

Mas o que é carga elétrica e de onde ela vem?

Toda a matéria é constituída por átomos e moléculas que no seu estado natural encontram-se eletricamente neutros, isto é, possuem o mesmo número de prótons e elétrons.

Para o estudo da eletricidade utilizamos um modelo simplificado de átomo.

Figura 1 – Átomo de Cobre

        O átomo é composto por um núcleo onde ficam os prótons e os nêutrons e em torno do núcleo temos a eletrosfera, onde ficam os elétrons que estão divididos em camadas.    A camada mais externa é chamada de camada de valência e é responsável pelas características elétricas do material. Para nosso estudo a camada de valência é a que importa.

Para o átomo ser estável, precisa ter oito elétrons na última camada. Caso tenha menos procura combinar-se com outros átomos para atingir a estabilidade.

Se possuir até três elétrons, tem facilidade para doar esses elétrons e fica no grupo dos condutores. Se possuir de cinco a sete elétrons, tem facilidade maior para receber elétrons e fica no grupo dos isolantes. Existe um grupo especial de átomos que possui quatro elétrons na última camada e compartilham seus elétrons com outros átomos em ligações covalentes. São conhecidos como semicondutores.

Os prótons e elétrons possuem valor de carga igual a Coulombs, sendo o elétron com carga negativa e o próton com carga positiva.

A unidade de carga elétrica é o Coulomb e equivale a uma diferença deelétrons entre dois corpos carregados.

            Para que o átomo possa apresentar alguma ação elétrica, precisa perder ou ganhar elétrons. Isso acontece através de ligações químicas. Passa então a chamar-se íon – positivo se perdeu elétrons ou negativo se ganhou.

            Quando um corpo possui número diferente de elétrons e prótons dizemos que está carregado e quanto maior essa diferença, maior a carga elétrica presente.

            Uma das formas de carregarmos eletricamente um material é atritando-o com outro, como por exemplo, um bastão de plástico com um pedaço de lã. O plástico “arranca” elétrons da lã ficando carregado com carga –q e a lã, por sua vez fica com a falta do mesmo número de elétrons passados para o plástico e dizemos que possui carga +q.

Figura 2 – Corpos carregados eletricamente. 

            Cargas de mesmo sinal se repelem e cargas de sinais contrários se atraem.

Figura 3 – Atração e repulsão entre cargas.

            Todo corpo carregado produz a sua volta linhas de campo elétrico que saem das cargas positivas e entram nas cargas negativas e quanto maior a diferença de cargas entre os corpos, mais intensas são essas linhas e maior a diferença de potencial entre eles.

Figura 4 – Linhas de campo elétrico.

          Entre placas paralelas as linhas de campo elétrico se comportam da seguinte forma:

Figura 5 – Linhas de campo elétrico entre placas paralelas.

            Esse efeito é utilizado na construção de capacitores.

            No próximo post estarei então iniciando as explicações sobre cada grandeza.

Abraço e até lá.