Conceitos iniciais

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A eletrodinâmica é o estudo das cargas elétricas em movimento, dessa maneira, precisamos nos familiarizar com alguns conceitos e termos para compreendermos essa área da Física bem.

Corrente elétrica

Primeiramente, o que é uma corrente elétrica?

A definimos como sendo o movimento ordenado de cargas elétricas, no nosso caso, elétrons! Esse movimento é causado pela diferença de potencial (DDP) entre pontos diferentes do circuito, lembra do estudo de capacitores?

O movimento da corrente elétrica por um dado corpo pode ser percebido pela geração de fenômenos térmicos (efeito Joule), luminosos, magnéticos (isso será visto com mais detalhes em eletromagnetismo!), fisiológicos (contrações musculares) e/ou químicos (eletrodiposição).

Intensidade de uma corrente

Dessa forma, como podemos medir a intensidade de uma corrente elétrica?

Vimos acima que uma corrente é o movimento de cargas de forma ordenada por um material, ou seja, medir sua intensidade seria como medir a sua velocidade pelos fios: quantas cargas passam por aquele material, num dado tempo?

Dessa forma, chegamos na definição da intensidade, $I$, que estávamos procurando.

Fazendo a análise dimensional, chegamos na unidade de medida de coulombs por segundo $(\text{C/s})$: surge o ampère $(\text A)$!

Considerando a corrente constante, podemos rearranjar os termos para chegarmos na expressão $Q=I\Delta t$, que nos pode fornecer a quantidade total de carga num circuito.

Essa quantidade também pode ser encontrada pela área do gráfico $i \times t$, com esse segundo método sendo a única possibilidade se a corrente for variável ao longo do tempo.

Amperímetros e voltímetros

Experimentalmente, podemos medir a intensidade de uma corrente por meio de um amperímetro, ligado em série num circuito. O amperímetro ideal possui uma resistência elétrica nula.

De forma análoga, podemos medir a tensão elétrica entre dois pontos por meio de um voltímetro, que deve ser ligado em paralelo num circuito e que, idealmente, possui uma resistência que tende ao infinito.

Relação entre corrente e tensão

Enquanto uma tensão contínua, isto é, de mesmo sinal ao longo do tempo, fornece uma corrente contínua, que possui um único sentido ao longo do tempo, uma tensão alternada — que varia de sinal em intervalos regulares — fornece uma corrente alternada, com seu sentido invertendo-se periodicamente.

Resistência elétrica

Como visto no primeiro livreto de eletrostática, alguns materiais, os isolantes, impõem uma certa dificuldade à passagem de carga (corrente) elétrica, enquanto os condutores exibem uma certa facilidade.

Damos o nome de resistência elétrica (ou simplesmente resistência) a essa propriedade, com ela sendo medida em Ohms $( \Omega)$: materiais condutores possuem baixa resistência, enquanto isolantes possuem uma alta resistência elétrica. A denominação dessa unidade foi feita em homenagem ao físico alemão Georg Ohm.

Somando tensões

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Suponha que temos um circuito com algumas baterias, com voltagens diferentes, em série, e não necessariamente na mesma orientação.

Perceba que algumas baterias estão com o polo positivo (sinalizado por duas barras) em orientações diferentes.

Qual seria a bateria equivalente a essas quatro? Ou seja, que pudessemos substituir no circuito e ter o mesmo efeito? Podemos saber isso pela soma de tensões.

Para somar as tensões corretamente, podemos “ler” o circuito da esquerda para a direita e somarmos ou subtrairmos os valores de acordo com a ordem dos polos que aparecem. Por exemplo, no circuito-exemplo fornecido, temos:

Ou seja, todas essas baterias são equivalentes a apenas uma bateria de 10 volts conectada com seu polo negativo virado para a esquerda.