Física PAES UEMA: Eletricidade

Cartões · 20

Corrente Elétrica (Conceito e Fórmula)

Fluxo ordenado de portadores de carga. i = Q / delta_t. i em ampères (A), Q em coulombs (C) e delta_t em segundos (s). Mede quantos coulombs passam por segundo em uma seção transversal.

Diferença de Potencial (Tensão / DDP)

Trabalho realizado por unidade de carga para movimentá-la entre dois pontos. U = W / Q, medida em volts (V = J/C). É a força motriz que estabelece a corrente elétrica no circuito.

1ª Lei de Ohm

U = R * i. U é a tensão (V), R a resistência em ohms (Ω) e i a corrente (A). Em condutores ôhmicos a uma temperatura constante, a resistência elétrica permanece invariável.

2ª Lei de Ohm

R = (rho * L) / A. rho é resistividade (Ω*m), L o comprimento (m) e A a área da seção reta (m²). Resistência cresce com o comprimento e diminui com fios mais grossos.

Fórmulas de Potência Elétrica

P = U * i; P = R * i²; P = U² / R. Potência (P) em watts (W). Mede a taxa de conversão de energia elétrica em outra forma de energia (térmica, mecânica ou luminosa) por unidade de tempo.

Chuveiro Elétrico: Posição Inverno vs. Verão

Para esquentar mais (Inverno), precisa-se de maior potência (P = U² / R). Como a tensão U da rede é fixa, reduz-se o comprimento do resistor R para aumentar a potência gerada.

Consumo de Energia Elétrica (Fórmula e Unidades)

E = P * delta_t. No SI, mede-se em joules (J = W * s). Na conta residencial, mede-se em quilowatt-hora (kWh), onde 1 kWh equivale a 1000 W operando durante 1 hora (3,6 * 10^6 J).

Cálculo de Custo na Conta de Luz

Custo = Consumo (kWh) * Tarifa (R$/kWh). Para calcular: P(kW) * horas/dia * dias do mês * valor do kWh. Ex.: 5 kW usado 0,5 h/dia por 30 dias consome 75 kWh.

Associação de Resistores em Série

Req = R1 + R2 + ... + Rn. A corrente i é constante em todos os elementos. A tensão total se divide: U_total = U1 + U2. Se um resistor queima, o circuito inteiro é interrompido.

Associação de Resistores em Paralelo

1/Req = 1/R1 + 1/R2. Para dois: Req = (R1 * R2)/(R1 + R2). A tensão U é igual em todos os ramos. A corrente total se divide: i_total = i1 + i2. Padrão das instalações residenciais.

Circuitos Mistos

Combinação de ramos em série e paralelo. Resolução simplificando pares evidentes de dentro para fora até obter uma única resistência equivalente entre os terminais do circuito.

Disjuntores e Fusíveis (Função e Instalação)

Dispositivos de segurança contra sobrecorrente e curtos-circuitos. Devem ser sempre instalados em série com o fio fase para interromper totalmente a corrente caso exceda o valor nominal.

Curto-circuito

Ligação direta de dois pontos com resistência elétrica quase nula (R ~ 0). Pela 1ª Lei de Ohm, a corrente tende a valores altíssimos (i -> infinito), provocando sobreaquecimento severo.

Quantização da Carga Elétrica

Q = n * e. Q é a carga líquida (C), n é o número de elétrons em falta ou excesso (inteiro) e e = 1,6 * 10^-19 C é a carga elementar do elétron e próton.

Eletrização por Atrito

Dois corpos neutros e de materiais diferentes são atritados. Ocorre transferência de elétrons: ambos terminam eletrizados com cargas de mesmo módulo e sinais opostos.

Eletrização por Contato

Dois corpos condutores, pelo menos um eletrizado, entram em contato. Cargas se redistribuem e ambos adquirem cargas de mesmo sinal. Condutores idênticos dividem a carga total igualmente.

Eletrização por Indução

Aproxima-se um indutor de um condutor neutro, gerando polarização. Aterra-se o induzido para escoamento/entrada de elétrons e corta-se o terra antes de afastar o indutor (sinais opostos).

Lei de Coulomb

F = k * (|q1 * q2|) / d². Força eletrostática (N), k é a constante eletrostática (9 * 10^9 N*m²/C² no vácuo), q em C e distância d em metros. Inversamente proporcional a d².

Efeito da Variação de Distância na Lei de Coulomb

Se a distância entre duas cargas dobra, a força elétrica cai para um quarto (F/4). Se a distância for reduzida à metade, a força quadruplica (4F), respeitando o inverso do quadrado.

Efeito Joule

Transformação integral de energia elétrica em energia térmica devido às colisões entre os elétrons em movimento e a rede cristalina do condutor. Base de chapinhas e chuveiros.