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--> Objetivos gerais e específicos;
--> Introdução;
--> A corrente elétrica como forma de transferência de energia;
- Geradores de corrente elétrica;
- Potencial elétrico;
- Circuitos elétricos;
- Lei de joule;
--> Indução electromagnética;
- Força magnética;
- Campo magnético;
- Fluxo do campo magnético;
- Corrente elétrica induzida;
- Corrente elétrica alternada;
- Transformadores;

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1. A corrente eléctrica como forma de transferência de energia
1.1 Geradores de corrente eléctrica
Identificar um gerador de corrente eléctrica como um dispositivo em que uma determinada forma de energia é convertida em energia eléctrica.
Conhecer as transformações de energia que ocorrem nos seguintes geradores:
gerador Van de Graaff;
baterias e células químicas;
termopares;
células fotoeléctricas.
1.2 Força eléctrica e potencial eléctrico
Conhecer que entre cargas eléctricas existem forças eléctricas mútuas. Distinguir a força eléctrica entre duas cargas eléctricas do mesmo sinal (repulsiva) da força eléctrica entre duas cargas eléctricas de sinal contrário (atractiva).
Caracterizar o campo eléctrico num ponto como a força eléctrica que actua na carga unitária colocada nesse ponto.
Visualizar o campo eléctrico criado por uma carga pontual através das linhas de campo.
Reconhecer um campo eléctrico uniforme através da representação das suas linhas de campo.
Compreender que é necessário efectuar trabalho para afastar duas cargas eléctricas de sinais contrários.
Caracterizar energia potencial eléctrica como o simétrico do trabalho que deverá ser efectuado para afastar duas cargas eléctricas de sinais contrários. Caracterizar diferença de potencial eléctrico como o simétrico do trabalho por unidade de carga que um agente exterior deverá efectuar para afastar duas cargas eléctricas de sinais contrários.
Identificar o volt como unidade SI de potencial eléctrico.
Compreender que é necessário realizar trabalho sobre uma carga eléctrica positiva para a deslocar de um ponto A para outro ponto B, quando a diferença de potencial, VB-VA, é positiva.
Compreender que é fornecida energia ao exterior quando uma carga eléctrica positiva se desloca de um ponto A para outro ponto B, quando a diferença de potencial, VB-VA, é negativa.
Reconhecer que quando dois pontos com potenciais eléctricos diferentes são ligados por um condutor se efectua uma transferência de cargas eléctricas (corrente eléctrica) entre eles.
Reconhecer que essa transferência de cargas tem como consequência que os potenciais eléctricos nesses pontos se tornem iguais.
Compreender que é necessário manter a diferença de potencial entre dois pontos para que se mantenha a corrente eléctrica entre eles.
Reconhecer que é um gerador que mantém a diferença de potencial entre dois pontos.
Definir a força electromotriz de um gerador, , como a energia fornecida pelo gerador para transferir no seu interior uma unidade de carga eléctrica entre os seus terminais.
Identificar a força electromotriz de um gerador com a diferença de potencial nos seus terminais em circuito aberto.
1.3 Circuitos eléctricos
Caracterizar a intensidade de corrente eléctrica I num condutor como sendo a quantidade de carga eléctrica que atravessa uma secção recta desse condutor numa unidade de tempo.
Identificar o ampere como unidade SI de corrente eléctrica.
Caracterizar a resistência eléctrica R de um condutor em termos da diferença de potencial V nos seus extremos e da intensidade da corrente eléctrica que o percorre.
Enunciar a Lei de Ohm V RI.
Reconhecer os limites de aplicabilidade da Lei de Ohm.
Explicar o significado de resistência equivalente.
Calcular as resistências equivalentes a associações de resistências em série e em paralelo.
1.4 Lei de Joule
Explicar o significado da lei de Joule P RI 2 , em que P é a potência dissipada num condutor de resistência eléctrica R quando é percorrida por uma corrente eléctrica de intensidade I.
Identificar o watt como unidade SI de potência.
Calcular a potência de um circuito.
Identificar o kilowatt-hora como unidade prática de energia eléctrica.
2. Indução electromagnética
2.1 Força magnética
Conhecer a existência de materiais magnéticos e de forças magnéticas.
Identificar pólos magnéticos.
2.2 Campo magnético
Visualizar o campo magnético criado por um íman permanente e o campo magnético da Terra através de linhas de campo.
Distinguir as regiões em que o campo magnético é mais intenso das regiões em que é menos intenso através da diferente densidade de linhas de campo.
Verificar que uma corrente eléctrica cria um campo magnético (Experiência de Oersted).
Comparar, através da visualização das linhas de campo, os campos magnéticos criados por íman em barra permanente e por um solenóide percorrido por uma corrente eléctrica.
Identificar o tesla como unidade SI de campo magnético.
2.3 Fluxo do campo magnético
Definir o fluxo de um campo magnético uniforme através de uma superfície plana como uma grandeza que depende da intensidade do campo B, da área dessa superfície S e do ângulo entre as linhas de campo e a superfície.
2.4 Corrente eléctrica induzida
Verificar que a variação do campo magnético pode conduzir à produção de uma corrente eléctrica. (Experiência de Faraday).
Explicar o significado da lei de Faraday: a corrente induzida num circuito fechado é directamente proporcional à variação do fluxo do campo magnético através da superfície limitada pelo circuito.
Conhecer o princípio do funcionamento de um galvanómetro.
Compreender que geradores e motores são uma expressão da forma como a energia electromagnética é convertida noutras formas de energia e vice-versa.
Conhecer o princípio do funcionamento de um dínamo.
Esquematizar o funcionamento de centrais hidroeléctricas e térmicas.
2.5 Corrente eléctrica alternada
Verificar que é possível induzir correntes alternadas.
Definir frequência e amplitude da corrente alternada e da tensão alternada.
Conhecer o esquema de funcionamento de geradores de corrente alternada e identificar as suas componentes fundamentais.
Reconhecer que a frequência da corrente induzida é definida pelo dispositivo que gera esta corrente.
2.6 Transformadores
Inferir da necessidade de utilização de tensões elevadas para diminuir as perdas em linha.
Reconhecer a vantagem da utilização de corrente alternada sobre a corrente contínua.
Conhecer o princípio do funcionamento de um transformador ideal.

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Trabalho teórico sobre o módulo nº7 da disciplina de físico-química, onde são abordados os temas e subtemas, sobre Circuitos elétricos:

- A corrente elétrica como forma de transferência de energia;

- Geradores de corrente elétrica;

- Potencial elétrico;

- Circuitos elétricos;

- Lei de joule;

- Indução eletromagnética;

- Força magnética;

- Campo magnético;

- Fluxo do campo magnético;

- Corrente elétrica induzida;

- Corrente elétrica alternada;

- Transformadores;

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1. A corrente elétrica como forma de transferência de energia

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1. A corrente elétrica como forma de transferência de energia

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Existe sempre corrente quando há diferença de potencial entre dois corpos ligados.

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São geradores de energia construídos de modo a transformar energia luminosa em energia elétrica.

Fig.1

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São os geradores mais comuns e com uma capacidade de criação de energia maior. Transformam energia mecânica em energia elétrica.

Fig. 2

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São constituídos de forma a que tenham a capacidade de converter energia potencial química em energia elétrica.

Fig. 3

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São geradores com a capacidade de converter energia térmica em energia elétrica.

Fig. 4

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1.2. Força elétrica e potencial elétrico

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1.2. Força elétrica e potencial elétrico

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Forças elétricas
Existem dois tipos de cargas elétricas:

- Carga positiva;

- Carga negativa;

Estas duas cargas atraem-se, se um corpo tiver carga positiva e entrar em contacto com um corpo com carga negativa este vão se atrair.

Mas se dois corpos que têm a mesma carga entrarem em contacto, vão repelir-se.

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Campo elétrico
Um corpo eletrizado exerce sobre toda a carga elétrica que o rodeia uma força.

Podemos caracterizar um campo elétrico por uniforme ou por não uniforme, o campo elétrico é o espaço onde um corpo eletrizado exerce uma força.

Campo elétrico uniforme:

- Se numa determinada região do espaço existir um campo elétrico cuja direção, sentido e intensidade se mantenham em todos os pontos onde esse campo se faz sentir.

Campo elétrico não uniforme:

- Se o campo elétrico varia com o ponto onde está a ser calculado.

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Estas linhas podem ser vistas como um guia para a direção e intensidade do campo elétrico.

Estas linhas começam sempre em cargas positivas e terminam em cargas negativas com um número de linhas proporcional à magnitude da carga.

A intensidade é igualmente proporcional à densidade das linhas de força.

Linhas de força num campo elétrico uniforme
Se colocarmos paralelamente duas placas eletrizadas com carga elétrica de sinais contrários, obtemos um campo elétrico uniforme.
Fig. 5

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Linhas de força num campo elétrico não uniforme

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Linhas de força num campo elétrico não uniforme

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As linhas de força do campo elétrico não são sempre retas, mas frequentemente são curvas. O campo elétrico é mais intenso na região entre as cargas e na proximidade das cargas.

Fig. 6

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Energia potencial.

Quando uma carga é colocada sob a ação de um campo elétrico, fica sujeito a uma força capaz de a deslocar. Podemos então dizer que, o campo elétrico possui uma dada energia potencial que é capaz de realizar trabalho.

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Corresponde ao trabalho realizado pelas forças do campo elétrico para deslocar uma carga, de um ponto A para um ponto B, a velocidade constante.

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A corrente elétrica é um movimento orientado e ordenado de cargas elétricas do ponto com maior potencial para o ponto com menor potencial.

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Sentido real da corrente elétrica:

- É o sentido dos potenciais mais baixos para os potenciais mais altos.

Sentido convencional da corrente elétrica:

- É o sentido dos potenciais mais altos para os potenciais mais baixos.
Podemos caracterizar a corrente elétrica tendo em conta a sua forma:

Fig. 7

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Intensidade da corrente elétrica

A intensidade da corrente é a quantidade de eletricidade que passa numa determinada secção do circuito por unidade de tempo.
Resistência

A corrente elétrica não circula do mesmo modo em todos os materiais.

Assim se distingue alguns materiais, pois uns deixam passar a corrente mais facilmente do que outros, este são os condutores.

Enquanto outros materiais têm uma grande resistência tornando difícil ou até mesmo impossível a passagem de corrente elétrica, estes são os isoladore

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Resistências lineares

Estas resistências podem ser designadas por resistências óhmicas, o seu valor é constante e igual ao quociente da tensão pela intensidade da corrente.

Dentro das resistências lineares podemos distinguir as fixas e as variáveis.

Resistências lineares fixas

- Resistências bobinadas, constituídas por um fio condutor, bobinado sobre um cilindro em material isolador e com uma cobertura exterior em esmalte o que lhes permite uma grande dissipação de calor

- Resistências de filme, são constituídas por uma finíssima pelicula de óxido metálico que reveste um suporte isolador, geralmente em material cerâmico ou vidro resistente a altas temperaturas.

Resistências lineares variáveis

Para uma dada tensão de alimentação, o processo de fazermos variar a intensidade da corrente num circuito consiste em fazer variar a resistência.

Resistências não lineares

A estas a lei de Ohm não pode ser aplicada, visto que o quociente da tensão pela intensidade não se manter constante.

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Quando um condutor é aquecido ao ser percorrido por uma corrente elétrica, ocorre a transformação de energia elétrica em energia térmica. Este fenomeno é conhecido como Efeito Joule.

Potência

Sendo i = U/R, a potência elétrica dissipada pode, também, ser dada por:

P = U²/R

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O magnetismo é uma manifestação da matéria, que é reconhecida por algumas substâncias que têm a propriedade de atrair outras, estas são as ferromagnéticas.

Estas substâncias podem usar o nome de íman, mas entre os ímanes podemos separar os naturais dos artificiais.

Os ímanes naturais, são minerais, como a magnetite, hematite ou a cementite.

O objetivo de criar imanes artificiais é tornar o seu uso mais fácil.

Regiões ativas e zona neutra

Em qualquer íman podemos identificar três regiões distintas.

As extremidades concentram as propriedades magnéticas, e por isso são designadas por regiões polares. Têm diferentes comportamentos magnéticos e constituem o polo norte e o polo sul magnético. A terceira zona, é designada por zona neutra, pois esta não manifesta qualquer tipo de ações magnéticas.

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Dois imanes suficientemente próximos um do outro interagem, de duas formas possíveis:

- Polos magnéticos do mesmo nome repelem-se;

- Polos magnéticos de nomes contrários atraem-se;

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A Magnetização consiste em tomar magneticamente ativas substâncias de qualidades ferromagnéticas.

Assim sendo existem vários processos de magnetização:

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A peça a magnetizar é colocada na vizinhança de um íman. O processo de magnetização prossegue inalterável se, em vez do ar que separa naturalmente as partes influenciadoras e influenciada, entre elas existir um outro meio não magnético.

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Neste caso a peça a magnetizar é mantida em contacto com um íman permanentemente durante um período longo.

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A peça a magnetizar é friccionada, sempre no mesmo sentido e repetidas vezes, com um dos polos de um íman ou alternadamente, usando simultaneamente os polos contrários de dois imanes para o efeito.

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Os processos anteriores são elementares. A produção industrial recorre fundamentalmente à ação da corrente elétrica. Se nos determos nos seus pormenores, cujo pleno entendimento passa pela leitura do próximo capítulo, podemos apontar dois procedimentos usuais basicamente equivalentes.

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A desmagnetização é um processo que pode ser um resultado de um processo natural ou artificial.

Todos os materiais magnetizados sofrem uma depreciação das suas propriedades com o decorrer do tempo, embora que não é alheio, entre outros, ao efeito do campo magnético terrestre.

Existem vários fatores que podem levar à desmagnetização:

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A variação da temperatura, dentro dos valores de ambiente, pouco afeta as propriedades magnéticas. Quando a temperatura sobe, a intensidade dessas propriedades aumenta ligeiramente. Porém atinge-se uma determinada temperatura, designada por temperatura de Curie.

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Vibrações ou choques mecânicos têm efeito determinante na desmagnetização dos materiais. O facto deve-se à destruição, por choque, do ordenamento das moléculas na microestrutura do material.

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O conjunto de linhas de força configuram e identificam a existência de qualquer campo magnético numa certa região do espaço e constituem um respetivo espetro magnético. Para além dos imanes, são origem de campos magnéticos, como veremos, as correntes elétricas e as massas gravíticas

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O conjunto das linhas de força que saem do polo norte em direção ao polo sul representam um fluxo magnético cuja maior ou menor intensidade é denunciada pela maior ou menos concentração das linhas de força.

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Leis de Faraday

As leis de Faraday resumem as conclusões das experiências precedentes e têm o seguinte enunciado:

Qualquer variação de fluxo magnético através de um circuito origina nele uma força eletromotriz induzida. Se esse circuito for fechado, originar-se-á igualmente uma corrente induzida.

A duração da corrente induzida é igual à duração da variação do fluxo indutor.

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A principal característica de uma corrente alternada é que, durante um período de tempo um terminal tem uma polaridade e a outra a polaridade inversa e que, no instante seguinte, as polaridades invertem-se tantas vezes quantos os ciclos por segundo.

No entanto, embora exista uma mudança de polaridade, a corrente irá fluir sempre de negativo para positivo, como nas fontes de corrente contínua.

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Algumas das vantagens de corrente alternada, em comparação com corrente contínua, são os seguintes:

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Algumas das vantagens de corrente alternada, em comparação com corrente contínua, são os seguintes:

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- Pode ser transportada a longas distâncias com poucas perdas de energia.

- É possível converter em corrente contínua facilmente.

- Permite o aumento ou diminuição da tensão através de transformadores.

- Motores e geradores de corrente alternada são estruturalmente simples e mais fáceis de realizar a sua manutenção.

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Um transformador é uma máquina estática constituída fundamentalmente por um núcleo e duas bobinas, a indutora e a do induzido, respectivamente designadas por primário e secundário do transformador. A razão entre o número de espiras, numa e noutra, é chamada razão de transformação, e define o nível da tensão no secundário em função da tensão aplicada no primário.

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https://www.sofisica.com.br/conteudos/Eletromagnetismo/Eletrodinamica/geradores.php

http://efisica.if.usp.br/eletricidade/basico/fenomenos/leis_atracao_repulsao/

https://www.todamateria.com.br/corrente-eletrica/

https://www.efeitojoule.com/2014/04/lei-de-joule.html

http://efisica.if.usp.br/eletricidade/basico/imas/reg_polares/

https://www.electronica-pt.com/corrente-alternada

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https://create.kahoot.it/share/modulo-7-fq-mie1720/ef92b255-1b04-48fc-b598-b0bf96196ca7

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