Intensidade da Corrente

A Intensidade de Corrente relaciona-se com o número de electrões que passa numa secção recta de determinado condutor metálico, por unidade de tempo.

 

Quanto maior o número de electrões a atravessar o condutor por unidade de tempo, maior a Intensidade de Corrente.
A unidade SI para a Intensidade de Corrente é o Ampere, cuja abreviatura é o símbolo A.

Como determinar a Intensidade de Corrente?

A Intensidade de Corrente que percorre determinado condutor em funcionamento pode ser determinada utilizando um Amperímetro.

 

Num circuito eléctrico o amperímetro é sempre ligado em série com o componente.

 

 

Intensidade de Corrente em Circuitos em Série e em Paralelo :

Num circuito em série, a Intensidade de Corrente que percorre o circuito é a mesma em qualquer ponto do circuito. Um circuito em paralelo, a Intensidade de Corrente que percorre o ramo principal divide-se pelos restantes ramos de modo a que a soma das Intensidades de Corrente em cada ramo seja igual à Intensidade de Corrente no ramo principal;

Intensidade num circuito em paralelo

 

Intensidade num circuito em série

Diferença de potencial

Aquilo a que chamamos habitualmente de "voltagem" é a diferença de potencial (d.d.p.) da pilha ou bateria. Essa d.d.p. está relacionada com a energia que a pilha ou bateria transfere para as cargas eléctricas que vão percorrer o circuito.

A unidade SI para a d.d.p. é o Volt, cuja abreviatura é o símbolo V. Podemos dizer então que a bateria de 12 Volt fornece mais energia às cargas eléctricas de um circuito do que a pilha de 1,5 Volt.

 Como determinar a Diferença de potencial :

 A d.d.p. de uma fonte de energia ou aos terminais de qualquer componente eléctrico em funcionamento pode ser determinada utilizando um Voltímetro. 

 

Num circuito eléctrico o voltímetro é sempre ligado aos terminais do componente eléctrico para o qual queremos determinar a d.d.p., ou seja, o voltímetro é sempre ligado em paralelo com o componente.

 

Diferença de potencial em circuitos em série e em paralelo:

Num circuito em série, a d.d.p. da fonte de energia é igual à soma das d.d.p. dos receptores de energia. Num circuito em paralelo, a d.d.p. do ramo principal é igual à d.d.p. em cada um dos outros ramos.

d.d.p. num circuito em paralelo

 

d.d.p. num circuito em série

Circuitos elétricos

Fontes de energia : têm a função de fornecer energia aos circuitos elétricos (pilhas, baterias, etc)

Recetores de energia : os recetores de energia passivos/resistência recebem a energia e transformam-na em energia térmica (ex.: resistência), e os recetores de energia ativos transformam a energia elétrica noutras formas de energia (ex.: lâmpadas).

Sistemas de ligação : estabelecem a ligação entre as fontes de energia e os recetores (ex.: fios condutores).

Grandezas Físicas

É conhecido como um circuito série um circuito composto exclusivamente por componentes elétricos conectados em série (de conexão em série, que é o mesmo que associação em série ou ligação em série). A associação em série é uma das formas básicas de se conectarem componentes elétricos. A nomeação descreve o método como os componentes são conectados.

Circuito em série

Circuito em Série:

U_T=U₁+U₂

I_T=I₁=I₂

É conhecido como um circuito paralelo um circuito composto exclusivamente por componentes elétricos conectados em paralelo (de conexão em paralelo, que é o mesmo que associação em paralelo ou ligação em paralelo). É uma das formas básicas de se conectar componentes eletrónicos. A nomeação descreve o método como os componentes são conectados.

 

Circuito em Paralelo:

U_T=U₁=U₂

I_T=I₁+I₂

 RESISTÊNCIA ELÉCTRICA:

  A resistência de um condutor, cujo símbolo é R, consiste na oposição que um material oferece à passagem de uma corrente elétrica, convertendo parte da sua energia em calor. A resistência R de um condutor depende da sua secção , do seu comprimento e da resistividade do material de que é formado. A unidade SI de resistência de um condutor é o ohm (Ω) em homenagem ao físico alemão Georg Simon Ohm (1787-1854).

 R=U/I

Se U/I = constante (directamente proporcional) - condutor óhmico

Se U/I = não constante - condutor não óhmico - resistência.

POTÊNCIA ELÉCTRICA:

A potência elétrica dissipada por um condutor é definida como a quantidade de energia térmica que passa por ele durante uma quantidade de tempo.

P=E_Fornecida/Δt

A unidade utilizada para energia é o watt (W), que designa joule por segundo (J/s)

Ao considerar que toda a energia perdida em um circuito é resultado do efeito Joule, admitimos que a energia transformada em calor é igual a energia perdida por uma carga que passa pelo condutor.

Tipos de corrente

Numa pilha que fornece energia a um circuito a corrente de electrões gerada tem sempre o mesmo sentido, do pólo negativo para o pólo positivo da pilha (este sentido é o oposto do sentido convencional). Diz-se, por isso, que uma pilha gera uma corrente contínua (DC). Um osciloscópio é um aparelho que detecta o tipo de corrente eléctrica quando devidamente intercalado no circuito. 















     



  
A situação é diferente se analisarmos a corrente eléctrica disponível nas tomadas em nossas casas. Não se trata de uma corrente contínua mas sim de uma corrente alternada (AC), que se pode confirmar pela onda (~) que aparece no monitor do osciloscópio.

 

  A corrente eléctrica usada em toda a Europa é corrente alternada de 50 hertzs (pode ver-se esta referência na maioria dos aparelhos eléctricos). Este valor indica a frequência de corrente e quer dizer "50 ciclos por segundo", em cada segundo, o sentido da corrente inverte-se cinquenta vezes. Não nos apercebemos das oscilações de brilho de uma lâmpada doméstica por esta frequência ser tão elevada. O hertz (símbolo Hz) é a unidade de frequência no Sistema Internacional de unidades.

 

Sentidos da corrente

Sentido real e sentido convencional da corrente eléctrica

 O sentido real da corrente eléctrica é o sentido em que fluem os electrões de condução, do pólo negativo para o pólo positivo, numa pilha, por exemplo. Por ser este o verdadeiro sentido dos electrões também é designado por sentido electrónico da corrente. No século passado não se conhecia ainda o verdadeiro mecanismo da corrente eléctrica (não se conhecia sequer a existência dos electrões!) e convencionou-se um outro sentido da corrente eléctrica, contrário ao sentido electrónico, a que se chama hoje sentido convencional da corrente eléctrica. Esta convenção é ainda hoje utilizada no estudo da electricidade.

 

O que é a corrente elétrica ?

É o movimento ordenado de cargas eléctricas.

Nos átomos que constituem a matéria há cargas eléctricas positivas e negativas.

Se as cargas eléctricas se deslocarem num determinado sentido, esse deslocamento é uma corrente eléctrica.

Regras de utilização da eletricidade

• Não deves ligar muitos aparelhos à mesma tomada.
• Não deves desligar as fichas das tomadas puxando pelos fios.
• Não deves utilizar um aparelho elétrico com o fio de ligação em mau estado.
• Não deves tocar com os dedos ou objetos metálicos nas tomadas elétricas.
• Não deves substituir uma lâmpada fundida ou reparar qualquer aparelho elétrico ligado à corrente.
• Não deves tocar nos interruptores nem ligar aparelhos elétricos com as mãos molhadas.
• Não deves deitar água em ferros de engomar, chaleiras ou cafeteiras elétricas quando ligados à corrente.
• Não deves usar qualquer aparelho elétrico sem antes ler cuidadosamente as instruções de funcionamento.
• Não deves em caso algum subir a um poste elétrico.

Impulsão

Ao mergulharmos um pedaço de madeira na água, ele, não afunda. A água exerce uma força vertical para cima sobre a madeira, fazendo com que ela suba até a superfície. Essa força é chamada impulsão. A força de impulsão é exercida por um fluido qualquer, líquido ou gás, sobre um objecto que esteja mergulhado nele.

O valor da pressão no interior dos líquidos aumenta com a profundidade. As forças que actuam nas partes do objecto que estão mais próximas do fundo do recipiente têm um valor maior que as forças que actuam nas partes superiores do objecto. Dessa maneira, um corpo, submerso em um líquido fica sujeito a uma força resultante vertical e para cima. Essa força é a impulsão.

 

Qual é a condição para que um corpo flutue?

 Vamos supor que um corpo é introduzido totalmente num líquido. Se, em seguida, ele é abandonado, três situações podem ocorrer: o corpo sobe à superfície, permanece onde foi deixado ou afunda. Quando a impulsão é maior do que o peso do objecto, o corpo sobe à superfície. Quando a impulsão é menor do que o peso, o corpo desce ao fundo. O corpo permanece na profundidade em que foi abandonado só quando a impulsão e o peso tiverem o mesmo valor.

 

O valor da impulsão é dado pelo seguinte princípio, formulado por Arquimedes: "Todo corpo imerso num líquido, fica sujeito a uma força vertical, de baixo para cima, igual ao peso do volume líquido deslocado e aplicada no centro de gravidade desse volume."

Esse princípio também é válido para o ar (ou qualquer outro gás). Essa força é utilizada, por exemplo, para fazer subir os balões. Eles sobem porque contêm um gás menos denso que o ar, habitualmente hidrogénio, hélio ou mesmo ar quente.

3ª Lei de Newton ou Lei da Acção - Reacção

Não há um único corpo próximo da superfície da Terra que não esteja sujeito a forças, quer em repouso quer em movimento.

As forças descrevem a interacção dos corpos, actuando sempre aos pares, ou seja, quando um corpo exerce uma força sobre outro, o segundo exerce também uma força sobre o primeiro. Uma destas forças chama-se acção e a outra reacção, por isso o conjunto das duas forças constitui um par acção - reacção. As forças de acção e reacção são iguais em intensidade (módulo) e direcção, mas possuem sentidos opostos. Actuam em corpos diferentes, nunca se anulando.

2ª Lei de Newton ou Lei Fundamental da Dinâmica

A Segunda lei de Newton trata dos casos em que a resultante das forças que actuam num corpo não é nula. Neste caso, nota-se o aparecimento de uma outra grandeza conhecida: a aceleração.

 2ª lei de Newton:
Se existe a acção de forças ou a resultante das forças actuantes sobre um corpo não é nula, ele sofrerá a acção de uma aceleração inversamente proporcional à sua massa.

Pode-se concluir então, que ao actuar uma resultante de forças não-nula sobre um corpo, este corpo ficará sujeito à acção de uma aceleração. Esta aceleração será maior quando um corpo tiver uma massa menor.

 A equação acima envolve a resultante das forças, isto é, o efeito combinado de todas as forças que actuam no corpo. A não ser no caso de actuar somente uma força no corpo, em que a resultante é a própria força.
Outra observação importante é que se trata de uma equação vectorial, entre duas grandezas vectoriais, o que indica que a força resultante terá a mesma direcção e sentido da aceleração e vice-versa.

1ª Lei de Newton ou Lei da Inércia

Inércia é a propriedade que todos os corpos possuem de se oporem a alterações do estado de repouso ou de movimento. A massa do corpo é a medida da inércia do corpo.

Quando a resultante das forças aplicadas num corpo é nula o corpo pode estar em repouso

Um corpo parado está sujeito à acção de duas forças: o peso do corpo P e a força exercida pelo suporte R_N Estas forças têm a mesma linha de acção, a mesma intensidade e sentidos opostos; por isso a sua soma é zero - a força resultante é nula. Se não houver qualquer acção do exterior sobre o corpo, este permanece em repouso.

Num corpo em repouso actuam forças cuja resultante é nula. Diz-se que o corpo está em equilíbrio estático.

Quando a resultante das forças aplicadas num corpo é nula o corpo pode ter um movimento retilíneo uniforme

Sempre que as duas forças têm a mesma intensidade, a força resultante é nula e o movimento continua , passando a ser rectilíneo uniforme porque a velocidade é constante.

Um corpo em movimento, em dado instante, fica sujeito a um conjunto de forças cuja força resultante é nula, passando a ter um movimento rectilíneo uniforme. Diz-se que o corpo está em equilíbrio dinâmico.

 

Forças

Resultante de Forças

Chama-se força resultante do conjunto de forças que atuam no mesmo corpo a uma força equivalente a esse conjunto.Corresponde à soma de todas a forças.

Resultante de duas forças com a mesma direção e sentido

Fr (força resultante) = F1 + F2

Resultante de duas forças com a mesma direção mas sentidos opostos

Fr = F4 - F3

Resultante de duas forças com direções diferentes

Soma das forças = Regra do Paralelogramo

 Regra do Paralelogramo

   

Força de atrito - força que ocorre devido à fricção entre as superfícies.É uma força que se opõe ao movimento.
Tem sentido oposto ao movimento.

  
Força de reação normal - força perpendicular à superfície (opõe-se ao peso).

Movimentos e Forças

Um corpo pode encontrar-se em movimento ou em repouso, em relação a um determinado referencial (onde se encontra o observador). Diz-se que um corpo está em movimento, em relação a um referencial, quando a posição do corpo se altera, ao longo do tempo.

Diz-se que um corpo está em repouso, em relação a um referencial, quando a posição do corpo não se altera, ao longo do tempo

Figura 1

Muitas situações do dia a dia permitem concluir que o estado de repouso e de movimento de um corpo é sempre relativo.

Assim, na situação da figura 1 qualquer passageiro do comboio sentado no seu lugar:

• Está em repouso, por exemplo, relativamente ao condutor do comboio pois, à medida que o tempo decorre, a posição do passageiro em relação ao condutor é a mesma.
• Está em movimento em relação aos carris pois, à medida que o tempo decorre, a posição do passageiro em relação a este referencial é sucessivamente diferente.  

Através de um gráfico posição-tempo é possível identificar situações de repouso e de movimento de um corpo.

•  Até aos 20 segundos as posições do corpo variam, sendo cada vez mais longe da origem das posições - o corpo está em movimento;
• No intervalo de tempo [20;30] s, a posição do corpo é sempre a mesma - o corpo está em repouso;
• A partir dos 30 segundos as posições do corpo variam de novo, sendo agora cada vez mais afastadas da origem das posições - o corpo volta a estar em movimento.

Distância percorrida e deslocamento:

Normalmente quando queremos ir de um local A para um local B, a pé, de carro ou por outro meio, podemos seguir "caminhos", ou seja, trajetórias diferentes. A distância percorrida seguindo diferentes trajetórias é habitualmente diferente, no entanto, o deslocamento efectuado é sempre o mesmo.

Deslocamento e distância percorrida são grandezas físicas diferentes

    

A distância percorrida é uma grandeza escalar, que se pode representar por d, corresponde à medida de todo o percurso efectuado sobre a trajetória.

 O deslocamento é uma grandeza vectorial, isto é, representa-se por meio de um vector. Este vector parte do ponto onde se dá início ao movimento e termina no ponto onde acaba o movimento. 

 

 Rapidez e Velociade :

A rapidez média, rm, é uma grandeza escalar que corresponde á distância percorrida, em média, em cada unidade de tempo.

Calcula-se  dividindo a distância percorrida pelo tempo, t, gasto no percurso:

 

No Sistema Internacional de Unidades, a rapidez média experimem-se em metros por segundo, m/s.

A Velocidade tem, em Física, um significado bem preciso, diferente do que tem na linguagem do nosso dia-a-dia. A velocidade é uma grandeza vetorial caracterizada por direção, sentido e ponto de aplicação, além de intensidade. Representa-se, em cada instante, por um vetor - vetor velocidade,

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Movimento Retílineo

 

Movimento Curvilíneo

A direção do vetor velocidade é:

• a direção da trajetória, no caso do movimento retílineo;
• a direção da tangente á trajetória, se o movimento é curvilíneo.

 O sentido do vetor velocidade é o do movimento

O ponto de aplicação coincide com a posição ocupada pelo corpo no instante considerado.

A intensidade é indicada pelo comprimento do vetor velocidade na escala considerada e corresponde à rapidez do movimento em cada instante e posição.

O valor da velocidade corresponde á intensidade associada ao sinal positivo ou negativo.

Movimento uniforme:

Diz-se que o movimento de um corpo é uniforme quando o valor da velocidade se mantém constante. Esta classificação nada tem a ver com o tipo de trajetória; por isso; há movimentos uniformes retilíneos e curvilíneos.

Movimento retilíneo uniforme

No movimento uniforme, a distância percorrida uma distância dupla; no triplo do tempo é percorrida uma distância tripla e assim sucessivamente. No movimento uniforme, o valor da velocidade instantânea é igual à rapidez média

 
Gráficos distância percorrida-tempo e velocidade-tempo para o movimento uniforme:

O gráfico que representa a distância percorrida em função do tempo gasto no percurso é uma linha reta, com uma certa inclinação, que passa pela origem das coordenadas, porque as duas grandezas são diretamente proporcionais.

A inclinação da reta corresponde ao valor da velocidade.

O gráfico que representa a velocidade do corpo em função do tempo é uma linha reta paralela ao eixo das abcissas, porque o valor da velocidade é constante.

Cálculo da distância percorrida com movimento uniforme:

Se reparares bem, este produto corresponde à área do retângulo cujos "lados" são:

v= 20 m/s e t = 4s, assinalada a amarelo no gráfico velocidade-tempo da figura 2.

Fig. 2

 Movimento uniformemente variado:

Quando o valor da velocidade aumenta, o movimento é acelerado, quando a velocidade diminui, o movimento é retardado.

Se o valor da velocidade aumenta sempre do mesmo modo à medida que o tempo decorre, diz-se que o movimento é uniformemente acelerado.

Movimento uniformemente acelerado

Se o valor da velocidade diminui sempre do mesmo modo à medida que o tempo decorre, o movimento é uniformemente retardado.

Movimento uniformemente retardado

Gráficos velocidade-tempo para movimentos uniformemente variados:

Se o movimento é uniformemente acelerado, o gráfico que representa o valor da velocidade em função do tempo é um linha ascendente. A linha só passa pela origem dos eixos coordenadas se o corpo inicia este movimento a partir do repouso.

Se o movimento é uniformemente retardado, o gráfico que representa o valor da velocidade em função do tempo é um linha reta descendente. A linha parte do valor da velocidade do corpo no ínicio do movimento e só atinge o valor zero se o corpo ficar em repouso.

 

Cálculo da distância percorrida com movimento variado :

Velocidade e distância de segurança

O tempo que um condutor demora a atuar, quando se apercebe de um obstáculo, chama-se tempo de reação e depende do condutor. O tempo de reação médio de condutores com reflexos normais é cerca de 0,7 s.

A distância percorrida pelo veículo durante o tempo de reação chama-se distância de reação.

Logo que que o condutor reage, trava, pelo que a velocidade do veículo diminui até se anular quando pára. O tempo necessário para o veículo parar chama-se tempo de travagem.

Durante o tempo de travagem, o veículo percorre com movimento retardado uma distância que se chama distância de travagem.

A soma das distâncias de reação e de travagem chama-se distância de segurança rodoviária.

Aceleração :

O que é a aceleração

A aceleração é a grandeza que nos indica como varia a velocidade à medida que o tempo decorre.

Como se calcula a aceleração

   

No Sistema Internacional de Unidades:

O valor da variação de velocidade exprime-se em metros por segundo, m/s.

 Tal como a velocidade, também a aceleração média é uma grandeza vetorial.