Corrente Elétrica: O que é?

Electrical4u

Campo: Eletricidade Básica

China

O que é Corrente Elétrica?

Corrente elétrica é definida como um fluxo de partículas carregadas — como elétrons ou íons — movendo-se através de um condutor elétrico ou espaço. É a taxa de fluxo de carga elétrica através de um meio condutor em relação ao tempo. A corrente elétrica é expressa matematicamente (por exemplo, em fórmulas) usando o símbolo “I” ou “i”. A unidade de corrente é o ampere ou amp. Isso é representado por A.

Matematicamente, a taxa de fluxo de carga em relação ao tempo pode ser expressa como,

$\begin{align*} I = \frac {dQ} {dt} \end{align*}$

Em outras palavras, um fluxo de partículas carregadas movendo-se através de um condutor elétrico ou espaço é conhecido como corrente elétrica. As partículas carregadas em movimento são chamadas de portadores de carga, que podem ser elétrons, buracos, íons, etc.

O fluxo de corrente depende do meio condutor. Por exemplo:

No condutor, o fluxo de corrente é devido aos elétrons.
Nos semicondutores, o fluxo de corrente é devido aos elétrons ou buracos.
No eletrólito, o fluxo de corrente é devido aos íons e
No plasma — um gás ionizado, o fluxo de corrente é devido aos íons e elétrons.

Quando uma diferença de potencial elétrico é aplicada entre dois pontos em um meio condutor, uma corrente elétrica começa a fluir do potencial mais alto para o potencial mais baixo. Quanto maior a tensão ou diferença de potencial, mais a corrente flui entre dois pontos.

Se dois pontos em um circuito estão no mesmo potencial, então a corrente não pode fluir. A magnitude da corrente depende da tensão ou diferença de potencial entre dois pontos. Portanto, podemos dizer que a corrente é o efeito da tensão.

A corrente elétrica pode produzir campos eletromagnéticos, que são usados em indutores, transformadores, geradores e motores. Em condutores elétricos, a corrente causa aquecimento resistivo ou aquecimento joule, que produz luz em uma lâmpada incandescente.

Uma corrente elétrica variável no tempo produz ondas eletromagnéticas, que são usadas nas telecomunicações para transmitir dados.

Corrente AC vs Corrente DC

Com base no fluxo de carga, a corrente elétrica é classificada em dois tipos, ou seja, corrente alternada (CA) e corrente contínua (CC).

Corrente CA

O fluxo de carga elétrica em direção periodicamente reversa é conhecido como corrente alternada (CA). A CA também é referida como “corrente CA”. Embora tecnicamente isso esteja dizendo a mesma coisa duas vezes “corrente CA corrente”.

Uma corrente alternada muda sua direção em intervalos periódicos.

A corrente alternada começa em zero, aumenta até um máximo, diminui até zero, então inverte e atinge um máximo na direção oposta, então retorna ao valor original e repete esse ciclo infinitamente.

O tipo de forma de onda da corrente alternada pode ser senoidal, triangular, quadrada, dente de serra, etc.

A particularidade da forma de onda não importa—desde que seja uma forma de onda repetitiva.

Dito isso, na maioria dos circuitos elétricos, a forma de onda típica da corrente alternada é uma onda senoidal. Uma forma de onda senoidal típica que você pode ver como uma corrente alternada é mostrada na imagem abaixo.

Um alternador pode gerar uma corrente alternada. O alternador é um tipo especial de gerador elétrico projetado para gerar corrente alternada.

A energia elétrica de corrente alternada é amplamente utilizada em aplicações industriais e residenciais.

Corrente Contínua

O fluxo de carga elétrica em apenas uma direção é conhecido como corrente contínua (CC). A CC também é referida como “corrente contínua”. Embora tecnicamente isso esteja dizendo a mesma coisa duas vezes “Corrente Contínua Corrente”.

Como a CC flui apenas em uma direção, ela também é referida como corrente unidirecional. Uma forma de onda de corrente contínua é mostrada na imagem abaixo.

A CC pode ser gerada por baterias, células solares, células de combustível, termopares, geradores elétricos do tipo comutador, etc. Uma corrente alternada pode ser convertida em corrente contínua usando um retificador.

A energia elétrica de corrente contínua é geralmente usada em aplicações de baixa tensão. A maioria dos circuitos eletrônicos precisa de uma fonte de alimentação de corrente contínua.

Em que Unidades é Medida a Corrente Elétrica (Unidades de Corrente)?

A unidade SI para corrente é o ampere ou amp. Isso é representado por A. Ampere, ou amp, é a unidade base do SI de corrente elétrica. A unidade de ampere é nomeada em homenagem ao grande físico André Marie Ampère.

No sistema SI, 1 ampere é o fluxo de carga elétrica entre dois pontos a uma taxa de um coulomb por segundo. Portanto,

$\begin{align*} 1 \,\, Ampere = \frac {1\,\,Coulomb} {1\,\,Second} = \frac {C} {S} \end{align*}$

Portanto a corrente também é medida em coulomb por segundo ou C/S.

Fórmula da Corrente Elétrica

As fórmulas básicas para a corrente são:

A relação entre Corrente, Tensão e Resistência (Lei de Ohm)
A relação entre Corrente, Potência e Tensão
A relação entre Corrente, Potência e Resistência

Essas relações são resumidas na imagem abaixo.

Fórmula da Corrente 1 (Lei de Ohm)

De acordo com a lei de Ohm,

$\begin{align*} V = I*R \end{align*}$

Assim,

$\begin{align*} I = \frac{V}{R}\,\,A \end{align*}$

Exemplo

Como mostrado no circuito abaixo, uma tensão de alimentação de $24\,\,V$ é aplicada na resistência de $12\,\,\Omega$ . Determine a corrente que flui através do resistor.

Solução:

Dados fornecidos: $V=24\,\,V ,\,\, R=12\,\,\Omega$

De acordo com a lei de Ohm,

$\begin{align*} & I = \frac{V}{R} \\ & = \frac{24}{12} \\ & I = 2\,\,A \end{align*}$

Assim, usando a equação, obtemos que a corrente fluindo através do resistor é $2\,\,A$ .

Fórmula da Corrente 2 (Potência e Tensão)

A potência transferida é o produto da tensão de alimentação e da corrente elétrica.

$\begin{align*} P = V*I \end{align*}$

Assim, obtemos que a corrente é igual à potência dividida pela tensão. Matematicamente,

$\begin{align*} I = \frac{P}{V}\,\,A \end{align*}$

Onde $A$ representa amperes ou amps (as unidades para a corrente elétrica).

Exemplo

Como mostrado no circuito abaixo, uma tensão de alimentação de $24\,\,V$ é aplicada a uma lâmpada de $48\,\,W$ . Determine a corrente consumida pela lâmpada de $48\,\,W$ .Solução:

Dados fornecidos: $V=24\,\,V ,\,\, P=48\,\,W$

De acordo com a fórmula,

$\begin{align*} & I = \frac{P}{V} \\ & = \frac{48}{24} \\ & I = 2\,\,A \end{align*}$

Assim, usando a equação acima, obtemos que a corrente consumida pela lâmpada de $48\,\,W$ é igual a $2\,\,A$ .

Fórmula da Corrente 3 (Potência e Resistência, Perda Ohmica, Aquecimento Resistivo)

Sabemos que, $P = V * I$

Agora, substituindo a lei de Ohm $V = I * R$ na equação acima, obtemos,

$\begin{align*} P = I^2*R \end{align*}$

Assim, a corrente é a raiz quadrada da razão entre potência e resistência. Matematicamente, a fórmula para isso é igual a:

$\begin{align*} I = \sqrt{\frac{P}{R}}\,\,A \end{align*}$

Exemplo

Como mostrado no circuito abaixo, determine a corrente tomada por $100\,\,W$ , $20\,\,\Omega$ lâmpada

Solução:

Dados fornecidos: $P=100\,\,W ,\,\, R=20\,\,\Omega$

De acordo com a relação entre corrente, potência e resistência mostrada acima:

$\begin{align*} & I = \sqrt{\frac{P}{R}} \\ & = \sqrt{\frac{100}{20}} \\ & = \sqrt{5} \\ & I = 2.24\,\,A \end{align*}$

Assim, usando a equação, obtemos a corrente tomada por $100\,\,W$ , $20\,\,\Omega$ lâmpada é $2.24\,\,A$ .

Dimensões da Corrente

As dimensões da corrente em termos de massa (M), comprimento (L), tempo (T) e ampere (A) são dadas por $M^0L^0T^-^1Q$ .

A corrente (I) é uma representação do coulomb por segundo. Portanto,

$\begin{align*} I = \frac{Q}{t} = \frac{[Q]}{[T]} = QT^-^1 = M^0L^0T^-^1Q \end{align*}$

Corrente Convencional vs Fluxo de Elétrons

Há uma pequena confusão sobre o fluxo de corrente convencional e o fluxo de elétrons. Vamos tentar entender a diferença entre os dois.

As partículas que transportam carga elétrica através dos condutores são elétrons móveis ou livres. A direção de um campo elétrico dentro de um circuito, por definição, é a lei que empurra as cargas positivas de teste. Portanto, essas partículas de carga negativa, ou seja, elétrons, fluem na direção oposta ao campo elétrico.

De acordo com a teoria do elétron, quando a tensão ou diferença de potencial é aplicada no condutor, as partículas carregadas fluem pelo circuito, constituindo uma corrente elétrica.

Essas partículas carregadas fluem do potencial mais alto para o potencial mais baixo, ou seja, do terminal positivo para o terminal negativo da bateria através de um circuito externo.

No entanto, em um condutor metálico, as partículas carregadas positivamente estão fixas em posição, e as partículas carregadas negativamente, ou seja, elétrons, são livres para se mover. Em semicondutores, o fluxo de partículas carregadas pode ser positivo ou negativo.

Um fluxo de portadores de carga positiva e de carga negativa em direções opostas tem o mesmo efeito no circuito elétrico. Como o fluxo de corrente é devido a cargas positivas ou negativas, ou ambas, é necessária uma convenção para a direção da corrente que seja independente dos tipos de portadores de carga.

A direção da corrente convencional é considerada a direção em que os portadores de carga positiva fluem, ou seja, do potencial mais alto para o potencial mais baixo. Portanto, os portadores de carga negativa, ou seja, elétrons, fluem na direção oposta ao fluxo de corrente convencional, ou seja, do potencial mais baixo para o potencial mais alto. Assim, a corrente convencional e o fluxo de elétrons seguem em direções opostas, como mostrado na imagem abaixo.

Corrente Convencional: O fluxo de portadores de carga positiva do terminal positivo para o terminal negativo da bateria é conhecido como corrente convencional.
Fluxo de Elétrons: O fluxo de elétrons é denominado corrente de elétrons. O fluxo de portadores de carga negativa – ou seja, elétrons – do terminal negativo para o terminal positivo da bateria é conhecido como fluxo de elétrons. O fluxo de elétrons é oposto ao fluxo de corrente convencional.

A direção da corrente convencional e do fluxo de elétrons é mostrada na imagem abaixo.

Fluxo de Corrente Convencional e Fluxo de Elétrons

Corrente de Convecção vs. Corrente de Condutividade

Corrente de Convecção

A corrente de convecção refere-se ao fluxo de corrente através de um meio isolante, como líquido, gás ou vácuo.

A corrente de convecção não requer condutores para fluir; portanto, não satisfaz a lei de Ohm. Um exemplo de corrente de convecção é um tubo de vácuo, no qual os elétrons emitidos pelo cátodo fluem para o ânodo em um vácuo.

Corrente de Condutividade

A corrente que flui através de qualquer condutor é conhecida como corrente de condutividade. A corrente de condutividade requer o condutor para fluir; portanto, satisfaz a lei de Ohm.

Corrente de Deslocamento

Considere que um resistor e um capacitor estão conectados em paralelo com uma fonte de tensão V, conforme mostrado na figura abaixo. A natureza do fluxo de corrente através do capacitor é diferente daquele através do resistor.

A tensão ou diferença de potencial através do resistor produz um fluxo contínuo de corrente, que é dado pela equação,

$\begin{align*} I_1 = \frac{V}{R} \end{align*}$

Esta corrente é chamada de “corrente de condução.”

Agora, a corrente flui através do capacitor apenas quando a tensão através do capacitor muda, o que é dado pela equação,

$\begin{align*} I_2 = \frac{dQ}{dt} = C \frac{dV}{dt} \end{align*}$

Esta corrente é chamada de “corrente de deslocamento.”

Fisicamente, a corrente de deslocamento não é uma corrente, pois não há fluxo de uma quantidade física, como o fluxo de cargas.

Como Medir Corrente

Em um circuito elétrico ou eletrônico, a medição da corrente é um parâmetro essencial que precisa ser medido.

Um instrumento que pode medir a corrente elétrica é chamado de amperímetro. Para medir a corrente, o amperímetro deve ser conectado em série com o circuito cuja corrente será medida.

A medição da corrente através do resistor usando um amperímetro é mostrada na figura abaixo.

Medição de uma Corrente por um Amperímetro

A corrente elétrica também pode ser medida usando um galvanômetro. O galvanômetro fornece tanto a direção quanto a magnitude da corrente elétrica.

A corrente pode ser medida detectando o campo magnético associado à corrente, sem interromper o circuito. Existem vários instrumentos usados para medir a corrente sem interromper o circuito.

Sensores de corrente eletromagnética
Transformador de corrente (TC) (mede apenas CA)
Amperímetros de pinça
Resistores shunt
Sensores de campo magneto resistivo

Perguntas Comuns Sobre Corrente

Vamos estudar algumas perguntas comuns relacionadas à corrente elétrica.

O Que Usa um Eletroímã para Medir a Corrente Elétrica?

Um galvanômetro é um instrumento de medição que usa um eletroímã para medir a corrente elétrica.

Um galvanômetro é um instrumento absoluto; ele mede a corrente elétrica em termos do tangente do ângulo de desvio.

Um galvanômetro pode medir a corrente elétrica diretamente, mas isso envolve interromper o circuito; portanto, às vezes, isso é inconveniente.

Como uma Corrente Elétrica Produz uma Força Magnética?

Um condutor transportando corrente colocado em um campo magnético experimentará uma força, pois a corrente nada mais é do que o fluxo de cargas.

Considere um condutor transportando corrente com a corrente fluindo através dele, conforme mostrado na figura abaixo (a). De acordo com a regra da mão direita de Fleming; esta corrente produzirá um campo magnético no sentido horário.

Captura de tela do WeChat Work_17098660781451.png

Força Magnética Produzida por uma Corrente Elétrica

O resultado do campo magnético do condutor é que ele forçará o campo magnético acima do condutor e enfraquecerá abaixo dele.

As linhas de campo são como bandas de borracha esticadas; portanto, elas empurrarão o condutor na direção descendente, ou seja, a força é descendente, conforme mostrado na figura (b).

Este exemplo afirma que o condutor portador de corrente em um campo magnético experimenta uma força. A seguinte equação determina a magnitude da força magnética sobre um condutor portador de corrente.

$\begin{align*} F_B = BIL\,\,Sin\theta \end{align*}$

Para Fazer uma Corrente Elétrica Fluir, É Necessário Ter

Para fazer uma corrente elétrica fluir, é necessário ter o seguinte:

Uma diferença de potencial que existe entre dois pontos. Se os dois pontos em um circuito estão no mesmo potencial, a corrente não pode fluir.
Uma fonte de tensão ou fonte de corrente, como uma bateria ou célula que força os elétrons livres que constituem uma corrente elétrica.
Um condutor ou fio que transporta cargas elétricas.
O circuito deve ser fechado ou completo. Se os circuitos estiverem abertos, a corrente não pode fluir.

Estas são as condições necessárias para fazer uma corrente elétrica fluir. A imagem abaixo mostra uma corrente passando em um circuito fechado.

Qual Melhor Descreve uma Diferença Entre Corrente Elétrica e Eletricidade Estática

A principal diferença entre corrente elétrica e eletricidade estática é que os elétrons ou cargas fluem através do condutor na corrente elétrica.

Enquanto isso, na eletricidade estática, as cargas estão em repouso e acumuladas na superfície da substância.

A corrente elétrica é devida ao fluxo de elétrons, enquanto a eletricidade estática é devida às cargas negativas de um objeto para outro.

A corrente elétrica gera apenas no condutor, enquanto a eletricidade estática gera tanto no condutor quanto no isolante.

Como uma Corrente Elétrica Afeta um Pólo Magnético?

Sabemos que quando a corrente elétrica flui, ou seja, a carga elétrica está em movimento, ela produz um campo magnético. Se mantivermos o ímã em um campo magnético, ele experimentará uma força.

Para as cargas elétricas, ou seja, a corrente elétrica, os polos magnéticos semelhantes se atraem e os polos magnéticos opostos se repelem. Portanto, podemos dizer que a corrente elétrica afeta o polo magnético através do campo magnético.

Qual Instrumento é Usado para Medir a Corrente Elétrica

Um instrumento que pode medir a corrente elétrica é chamado de amperímetro. O amperímetro deve ser conectado em série com o circuito cuja corrente será medida.

Outros diversos instrumentos também são usados para medir a corrente elétrica.

Transdutores de sensor de efeito Hall
Transformador de corrente (TC) (Apenas mede CA)
Multímetros de pinça
Resistores de derivação
Sensores de campo magnetorresistivos

Fonte: Electrical4u

Declaração: Respeite o original, bons artigos valem a pena serem compartilhados, se houver violação de direitos autorais, por favor, entre em contato para excluir.