Natureza da Eletricidade e Conceito de Eletricidade
A eletricidade é a forma mais comum de energia. A eletricidade é usada para várias aplicações, como iluminação, transporte, cozimento, comunicação, produção de diversos bens em fábricas e muito mais. Nenhum de nós sabe exatamente o que é eletricidade. O conceito de eletricidade e as teorias por trás dele podem ser desenvolvidos observando seus diferentes comportamentos. Para observar a natureza da eletricidade, é necessário estudar a estrutura das matérias. Toda substância no universo é composta por partículas extremamente pequenas conhecidas como moléculas. A molécula é a menor partícula de uma substância na qual todas as identidades dessa substância estão presentes. As moléculas são compostas por partículas ainda menores conhecidas como átomos. Um átomo é a menor partícula de um elemento que pode existir.
Existem dois tipos de substâncias. A substância cujas moléculas são feitas de átomos semelhantes é conhecida como elemento. A matéria cujas moléculas consistem em átomos dissimilares é chamada de composto. O conceito de eletricidade pode ser obtido a partir das estruturas atômicas das substâncias.
Estrutura do Átomo
Um átomo consiste em um núcleo central. O núcleo é composto por prótons positivos e nêutrons sem carga. Este núcleo é cercado por vários elétrons orbitais. Cada elétron tem uma carga negativa de – 1,602 × 10– 19 Coulomb e cada próton no núcleo tem uma carga positiva de +1,602 × 10 – 19 Coulomb. Devido às cargas opostas, existe uma força de atração entre o núcleo e os elétrons orbitais. Os elétrons têm massa relativamente desprezível comparada à massa do núcleo. A massa de cada próton e nêutron é 1840 vezes a massa de um elétron.
Como o valor módulo de cada elétron e cada próton são iguais, o número de elétrons é igual ao número de prótons em um átomo eletricamente neutro. Um átomo se torna íon positivamente carregado quando perde elétrons e, de maneira similar, um átomo se torna íon negativamente carregado quando ganha elétrons.
Os átomos podem ter elétrons fracamente ligados em suas órbitas mais externas. Esses elétrons requerem uma quantidade muito pequena de energia para se desligarem de seus átomos parentais. Esses elétrons são referidos como elétrons livres, que se movem aleatoriamente dentro da substância e são transferidos de um átomo para outro. Qualquer pedaço de substância que, no conjunto, contém um número desigual de elétrons e prótons é referido como eletricamente carregado. Quando há mais elétrons do que prótons, a substância é dita negativamente carregada e, quando há mais prótons do que elétrons, a substância é dita positivamente carregada.
A natureza básica da eletricidade é que, sempre que um corpo negativamente carregado é conectado a um corpo positivamente carregado por meio de um condutor, os elétrons excessivos do corpo negativo começam a fluir em direção ao corpo positivo para compensar a falta de elétrons nesse corpo positivo.
Esperamos que você tenha entendido o conceito básico da eletricidade a partir da explicação acima. Existem alguns materiais que possuem muitos elétrons livres em temperatura ambiente normal. Exemplos bem conhecidos desses materiais são prata, cobre, alumínio, zinco, etc. O movimento desses elétrons livres pode ser facilmente direcionado para uma direção específica se a diferença de potencial elétrico for aplicada através de um pedaço desses materiais. Devido à grande quantidade de elétrons livres, esses materiais possuem boa condutividade elétrica. Esses materiais são referidos como bons condutores. A deriva dos elétrons em um condutor em uma direção é conhecida como corrente. Na verdade, os elétrons fluem de um potencial mais baixo (-Ve) para um potencial mais alto (+Ve), mas a direção convencional geral da corrente foi considerada do ponto de maior potencial para o ponto de menor potencial, então a direção convencional da corrente é justamente oposta à direção do fluxo dos elétrons. Em materiais não metálicos, como vidro, mica, ardósia, porcelana, a órbita mais externa está completa e há quase nenhuma chance de perder elétrons de sua camada mais externa. Portanto, há pouquíssimos elétrons livres presentes nesses tipos de materiais.
Portanto, esses materiais não podem conduzir eletricidade, ou seja, a condutividade elétrica desses materiais é muito baixa. Tais materiais são conhecidos como não condutores ou isolantes elétricos. A natureza da eletricidade é fluir através de um condutor quando uma diferença de potencial elétrico é aplicada, mas não fluir através de isolantes, mesmo com uma alta diferença de potencial elétrico aplicada.
Fonte: Electrical4u
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