Corrente elétrica

A corrente elétrica é um fenômeno que ocorre nos condutores elétricos quando suas cargas se movem de forma ordenada devido a uma tensão gerada por uma diferença de potencial (ddp). Esse movimento pode ocorrer de forma oscilatória, corrente alternada (CA), ou de forma direta, corrente contínua (CC).

Os dois cientistas que acreditavam nesses meios travaram uma batalha conhecida como “guerra das correntes”, na qual Thomas Edison acreditou na corrente contínua, que não pode ser carregada a longas distâncias, e Nikola Tesla defendeu a corrente alternada, que é a principal fonte de abastecimento das usinas até as residências.

A corrente elétrica é utilizada em circuitos e, devido ao material que a conduz, pode produzir luz, calor e campo elétrico. Para calcular o seu valor, é possível relacionar a quantidade de carga pelo tempo (i = ΔQ/Δt ou i = n.e/Δt) e pela potência (P = U.i ou P = R.i²).

Leia também: Eletricidade no Enem: como esse tema é cobrado?

Resumo sobre corrente elétrica

• Corrente elétrica é o movimento ordenado das cargas elétricas.

• Ela surge por meio da tensão (U) gerada por uma diferença de potencial (ddp).

• Há dois tipos de corrente: alternada (movimento de vai e vem) e contínua (movimento direto)

• Os dois cientistas que debateram essas diferenças foi Nikola Tesla, que defendia a corrente alternada (CA), e Thomas Edison, que defendia a corrente contínua (CC).

• Essa batalha entre os dois cientistas ficou conhecida como a guerra das correntes.

• A corrente elétrica gera efeitos em seu condutor, como produção de calor por meio do Efeito Joule, produção de luz devida à alta temperatura e produção de campo elétrico devido ao movimento das cargas.

Videoaula sobre corrente elétrica

O que é corrente elétrica?

A corrente elétrica é o nome dado para o movimento ordenado das cargas elétricas. Corpos que possuem cargas elétricas (como o elétron) mantêm essas cargas em desordem. Quando há uma diferença de potencial (ddp) em dois pontos desses corpos, é gerada uma tensão elétrica, e o trabalho realizado por essa tensão move as cargas de forma ordenada.

Fórmulas da corrente elétrica

A corrente elétrica é a passagem de cargas em um determinado tempo, assim, para encontrar seu valor, basta calcular a quantidade de carga que passa pelo condutor:

i → corrente elétrica (A)

ΔQ → quantidade de carga (C)

Δt → tempo (s)

Sabendo que o valor da carga elementar (número das cargas) é igual a 1,6.10^-19 C, se soubermos a quantidade de elétrons no condutor, poderemos encontrar a corrente elétrica por meio da seguinte equação:

i → corrente elétrica (A)

n → números de elétrons

e → carga elétrica elementar/fundamental (1,6.10^-19 C)

Δt → tempo (s)

Veja também: Gaiola de Faraday — dispositivo que opera como uma superfície equipotencial

Sentido da corrente elétrica

As cargas elétricas podem possuir sinal positivo (prótons) ou sinal negativo (elétrons). Cargas com sinais opostos se atraem e cargas com sinais iguais se repelem.

Uma ddp é uma diferença de potencial, ou seja, possui potencial diferentes: um positivo e um negativo.

Os condutores possuem movimento de cargas negativas, assim, seguindo a regra da atração e repulsão, identificamos que o sentido da corrente elétrica é do negativo para o positivo, ou seja, do menor para o maior potencial. E isso é o que chamamos de sentido real.

Porém, para facilitar os estudos, foi adotado um sentindo convencional, devido à perda de energia que os elétrons sofrem com as colisões no condutor. Considerando as cargas elétricas um sinal positivo (mesmo se forem elétrons), as cargas irão para o sentido do potencial menor (negativo).

Quais os tipos de corrente elétrica?

A corrente elétrica pode ser transportada de duas formas: contínua ou alternada.

A corrente contínua (CC) ocorre quando os elétrons se movem em um único sentido. Seu maior defensor foi Thomas Edison. A corrente alternada (CA) ocorre quando os elétrons mudam de direção em um movimento de vai e vem. Nessa situação, o potencial elétrico inverte a polaridade (positivo fica no lugar do negativo), e os elétrons fazem um movimento oscilatório. Seu maior defensor foi Nikola Tesla.

Exemplos:

A corrente alternada é utilizada para transportar corrente elétrica a longas distâncias com pouca perda de energia devido à alta voltagem que ela alcança, por isso é utilizada para transportar energia da usina até as casas pela rede elétrica.

A corrente contínua teria um desperdício enorme nessa situação, por isso seu uso é realizado em pilhas e baterias, nos quais a corrente é utilizada no próprio aparelho e não precisa se deslocar a longas distâncias. Alguns equipamentos, como chuveiros, possuem circuitos com corrente contínua em seu interior para transformar energia alternada em contínua.

Veja também: Rigidez dielétrica — tensão máxima suportada pelo material isolante

Quais os efeitos da corrente elétrica?

A passagem de corrente elétrica gera diversos efeitos dependendo do seu condutor, como:

• Efeito magnético: condutores produzem campos magnéticos, como bobinas e ímãs.

• Efeito luminoso: condutores que são aquecidos podem emitir ondas na frequência visível dependendo da temperatura alcançada, como as lâmpadas incandescentes.

• Efeito térmico: nos condutores pode haver resistência à passagem de corrente, fenômeno conhecido como Efeito Joule, em que a corrente elétrica é transformada em calor devido à resistência do condutor.

Corrente elétrica e potência

A corrente elétrica também pode relacionar-se com a potência elétrica dos circuitos, ou seja, a quantidade de energia transformada no sistema, da seguinte maneira:

P = Ri²

P → potência elétrica (W)

i → corrente elétrica (A)

R → resistência elétrica (Ω)

Relacionando com a tensão, ainda podemos encontrar a potência e a corrente:

P = Ui

P → potência elétrica (W)

i → corrente elétrica (A)

U → tensão elétrica (V)

Exercícios resolvidos sobre corrente elétrica

Questão 1 - (Enem 2018) Alguns peixes, como o poraquê, a enguia-elétrica da Amazônia, podem produzir uma corrente elétrica quando se encontram em perigo. Um poraquê de 1 metro de comprimento, em perigo, produz uma corrente em torno de 2 ampères e uma voltagem de 600 volts.

O quadro apresenta a potência aproximada de equipamentos elétricos.

O equipamento elétrico que tem potência similar àquela produzida por esse peixe em perigo é o(a):

A) exaustor.

B) computador.

C) aspirador de pó.

D) churrasqueira elétrica.

E) secadora de roupas.

Resolução

Alternativa D.

Como a corrente (i) e a tensão (U) foram dadas, basta utilizar a equação da potência para achar a potência do poraquê:

P = Ui

P = 600·2

P = 1200 W

Comparando com a tabela, essa potência equivale a uma churrasqueira elétrica.

Questão 2 – (Enem 2013) O chuveiro elétrico é um dispositivo capaz de transformar energia elétrica em energia térmica, o que possibilita a elevação da temperatura da água. Um chuveiro projetado para funcionar em 110 V pode ser adaptado para funcionar em 220 V, de modo a manter inalterada sua potência.

Uma das maneiras de fazer essa adaptação é trocar a resistência do chuveiro por outra, de mesmo material e com o(a):

A) dobro do comprimento do fio.

B) metade do comprimento do fio.

C) metade da área da seção reta do fio.

D) quádruplo da área da seção reta do fio.

E) quarta parte da área da seção reta do fio.

Resolução

Alternativa E.

Utilizando as equações que relacionam a potência com a corrente, sabemos que:

P = Ui

P = Ri²

Sabendo que a potência (P) permanece igual, percebemos pela primeira equação que, se a tensão (U) dobra, a corrente (i) cai pela metade para manter o valor da potência equilibrado. Com essas informações, sabemos que a corrente caiu pela metade. Colocando-a na segunda equação:

Percebemos que, para a potência permanecer igual após o aumento de tensão, é necessária uma resistência com a quarta parte do valor.