9: Corrente e resistência
- Page ID
- 184593
\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)
Neste capítulo, estudamos a corrente elétrica através de um material, onde a corrente elétrica é a taxa de fluxo de carga. Também examinamos uma característica dos materiais conhecida como resistência. A resistência é uma medida de quanto um material impede o fluxo de carga e será mostrado que a resistência depende da temperatura. Em geral, um bom condutor, como cobre, ouro ou prata, tem uma resistência muito baixa. Alguns materiais, chamados supercondutores, têm resistência zero em temperaturas muito baixas.
- 9.1: Prelúdio da Corrente e da Resistência
- Altas correntes são necessárias para a operação de eletroímãs. Os supercondutores podem ser usados para fazer eletroímãs 10 vezes mais fortes do que os eletroímãs convencionais mais fortes. Esses ímãs supercondutores são usados na construção de dispositivos de ressonância magnética (MRI) que podem ser usados para criar imagens de alta resolução do corpo humano. Os ímãs supercondutores têm muitos outros usos.
- 9.2: Corrente elétrica
- A corrente elétrica instantânea, ou simplesmente a corrente I, é a taxa na qual a carga flui. A direção da corrente convencional é tomada como a direção na qual a carga positiva se move. Em um circuito simples de corrente contínua (DC), isso será do terminal positivo da bateria para o terminal negativo. A unidade SI para corrente é o ampere (o amplificador). A corrente consiste no fluxo de cargas livres, como elétrons, prótons e íons.
- 9.3: Modelo de condução em metais
- A corrente através de um condutor depende principalmente do movimento dos elétrons livres. Quando um campo elétrico é aplicado a um condutor, os elétrons livres em um condutor não se movem através de um condutor em uma velocidade e direção constantes; em vez disso, o movimento é quase aleatório devido a colisões com átomos e outros elétrons livres. Embora os elétrons se movam de forma quase aleatória, quando um campo elétrico é aplicado, a velocidade geral dos elétrons pode ser definida em termos de uma velocidade de deriva.
- 9.4: Resistividade e resistência
- Quando uma fonte de tensão é conectada a um condutor, ela aplica uma diferença de potencial V que cria um campo elétrico. O campo elétrico, por sua vez, exerce força sobre cargas livres, causando corrente. A quantidade de corrente depende não apenas da magnitude da tensão, mas também das características do material pelo qual a corrente está fluindo. O material pode resistir ao fluxo das cargas, e a medida de quanto um material resiste ao fluxo de cargas é conhecida como resistividade.
- 9.5: Lei de Ohm
- Muitos materiais apresentam uma relação simples entre os valores dessas propriedades, conhecida como lei de Ohm. Muitos outros materiais não mostram essa relação, portanto, apesar de ser chamada de lei de Ohm, ela não é considerada uma lei da natureza, como as leis de Newton ou da termodinâmica. Mas é muito útil para cálculos envolvendo materiais que obedecem à lei de Ohm.
- 9.6: Energia elétrica e energia
- Em um circuito elétrico, a energia elétrica é continuamente convertida em outras formas de energia. Por exemplo, quando uma corrente flui em um condutor, a energia elétrica é convertida em energia térmica dentro do condutor. O campo elétrico, fornecido pela fonte de tensão, acelera os elétrons livres, aumentando sua energia cinética por um curto período de tempo. Esse aumento de energia cinética é convertido em energia térmica por meio de colisões com os íons da estrutura de rede do condutor.
- 9.7: Supercondutores
- A transmissão de energia elétrica produz perdas na linha. Essas perdas de linha existem independentemente de a energia ser gerada a partir de usinas convencionais (usando carvão, petróleo ou gás), usinas nucleares, usinas solares, usinas hidrelétricas ou parques eólicos. Essas perdas podem ser reduzidas, mas não eliminadas, transmitindo usando uma voltagem mais alta. Seria maravilhoso se essas perdas de linha pudessem ser eliminadas, mas isso exigiria linhas de transmissão com resistência zero.