Curiosidade: Nos metais, os eletrões livres movem-se muito lentamente, mas a corrente elétrica propaga-se quase à velocidade da luz!

• Tem sempre dois polos:

- Polo negativo (-): onde há excesso de eletrões

- Polo positivo (+): onde há falta de eletrões

Exemplo: Pilhas, baterias, painéis solares e tomadas elétricas são fontes de energia elétrica.

Contudo, por convenção histórica (anterior à descoberta do eletrão), foi definido que a corrente elétrica "viaja" do polo positivo para o polo negativo - este é o chamado sentido convencional da corrente elétrica.

Nota: No estudo de circuitos elétricos, continua a usar-se o sentido convencional (do polo positivo ➝ polo negativo ), mesmo sabendo que os eletrões se deslocam no sentido oposto.

Quando num circuito elétrico, o movimento dos eletrões é sempre no mesmo sentido, estabelece-se uma corrente unidirecional ou contínua.

- Símbolo: DC

- Exemplos: Pilhas, baterias de telemóveis, painéis solares

Corrente Alternada (AC - Alternating Current)

Quando num circuito elétrico, o movimento dos eletrões inverta de sentido periodicamente, estabelece-se uma corrente alternada.

- Símbolo: AC

- Exemplo: A corrente elétrica que chega às nossas casas através das tomadas elétricas é alternada.

- Na Europa, essa corrente muda de sentido 50 vezes por segundo (50 Hz).

Curiosidade: A corrente alternada (AC) foi adotada para distribuição de energia elétrica em larga escala porque é mais eficiente no transporte de eletricidade a grandes distâncias.

Exemplos de bons condutores:

- Cobre – muito utilizado em fios e cabos elétricos

- Alumínio – usado em linhas de alta tensão

- Água do mar e água da torneira – contêm sais dissolvidos que facilitam a condução

- Grafite – usado em lápis e também em alguns componentes eletrónicos

Curiosidade: Embora o ouro seja mais caro, é um excelente condutor e é usado em componentes eletrónicos muito sensíveis, como conectores de smartphones.

Exemplos de maus condutores:

- Plástico e borracha – usados no revestimento de fios

- Vidro – utilizado em isoladores de postes de eletricidade

- Madeira e cortiça – isolam bem, mas só se estiverem secas

- Água destilada – por não ter sais, não conduz eletricidade

1. O interior (núcleo): feito de um material bom condutor, como o cobre, que permite o fluxo da corrente elétrica.

2. O revestimento (isolamento): feito de um material mau condutor, como o plástico ou a borracha, que impede que a eletricidade saia do fio e provoque choques ou curto-circuitos.

   
   

Sabias que...? Há fios especiais chamados fios blindados, usados em locais onde há muita interferência elétrica ou risco de danos, como em hospitais e aviões.

- Uma fonte de energia elétrica (como uma pilha ou bateria),

- Fios condutores (geralmente de cobre),

- Um ou mais recetores de energia elétrica (como lâmpadas, motores, resistências, etc.).

Curiosidade: Se houver uma interrupção em qualquer parte do circuito (como um fio cortado ou um recetor avariado), a corrente elétrica deixa de circular.

- A corrente é a mesma em todos os componentes.

Exemplo prático:

- Lanternas antigas ou séries de luzes de Natal antigas, em que se uma lâmpada se fundir, todas se apagam.

Nota: A tensão total da fonte é dividida entre os recetores, por isso, as lâmpadas podem brilhar menos.

- A tensão em cada ramo é igual à da fonte.

Exemplo prático:

- A instalação elétrica de uma casa, as tomadas e interruptores estão ligados em paralelo, para que possas usar vários aparelhos ao mesmo tempo de forma independente.

Curiosidade: É por isso que, numa casa, se uma lâmpada se fundir, as outras continuam a funcionar normalmente.

Quando existe uma tensão elétrica entre dois pontos de um circuito fechado, os eletrões começam a mover-se, dando origem à corrente elétrica.

- Unidade SI: volt (V)

Curiosidade: O nome "volt" foi dado em homenagem a Alessandro Volta, o inventor da primeira pilha elétrica.

Exemplo prático do dia a dia:

A tensão elétrica nas tomadas das nossas casas, em Portugal, é normalmente de 230 V. Essa diferença de potencial permite que os aparelhos elétricos funcionem corretamente, como televisores, micro-ondas ou carregadores de telemóvel.

• Analógico – com ponteiro e escala graduada

• Digital – com visor numérico (frequentemente incluído num multímetro digital, que também mede corrente e resistência)

- O terminal positivo (+) do voltímetro liga-se ao polo positivo da fonte.

- O terminal negativo (–) liga-se ao polo negativo.

Atenção: Ligar um voltímetro em série pode danificar o aparelho e alterar o funcionamento do circuito!

- A tensão elétrica nos terminais A e B da associação de recetores em série é igual à soma da tensão de cada recetor.

- A tensão nos terminais da fonte é igual à soma da tensão elétrica de cada recetor.

Exemplo:

Se uma fonte fornecer 6 V e estiver ligada a duas lâmpadas iguais em série, cada lâmpada recebe 3 V:

U_fonte = ​U_AB = ​U _L1 + ​U _L2 = 6 V

- A tensão elétrica nos terminais dos diferentes recetores é a mesma e é igual à tensão da fonte.

Exemplo:

U_fonte = ​U_AB = ​U_L1 = ​U_L2 = 6 V

Se a fonte tiver 6 V, todas as lâmpadas em paralelo recebem 6 V cada.

Sabias que...? Se ligares lâmpadas diferentes em paralelo (com tensões diferentes), as que tiverem menor resistência irão brilhar mais, pois passam mais corrente!

Em termos simples, é o "fluxo" de eletrões que se move através de um fio condutor quando existe uma tensão elétrica a impulsioná-los.

- Símbolo: I

- Unidade SI: ampere (A)

Curiosidade: O nome "ampere" foi dado em homenagem ao físico francês André-Marie Ampère, um dos fundadores do estudo do eletromagnetismo.

- Analógico – com ponteiro e escala

- Digital – com visor numérico, muitas vezes incluído num multímetro digital, que também mede tensão elétrica e resistência elétrica

Regras de ligação:

- O terminal positivo (+) do amperímetro (ou multímetro) liga-se ao lado do componente que está voltado para o polo positivo da fonte.

- O terminal negativo (–) liga-se ao lado voltado para o polo negativo da fonte.

Atenção: Nunca se deve ligar um amperímetro em paralelo - isso pode causar danos no aparelho ou no circuito!

Exemplo prático:

Se ligares uma pilha de 1,5 V a uma lâmpada através de fios condutores e colocares um amperímetro em série com a lâmpada, poderás medir a intensidade da corrente que está a circular nesse circuito.

Sabias que...?

- A corrente nos circuitos domésticos é geralmente alternada (AC) e pode atingir valores elevados (como 10 A ou mais), dependendo do aparelho ligado.

- Correntes superiores a 0,1 A no corpo humano podem ser perigosas, podendo causar contrações musculares involuntárias ou até fibrilação cardíaca. Por isso, a eletricidade deve ser usada com cuidado e segurança.

Exemplo:

Se a corrente que sai da fonte for de 0,10 A, então:

I₁ = ​I₂ = I₃ = 0,10 A

Curiosidade: Como a corrente é constante, se uma das lâmpadas se fundir, todo o circuito deixa de funcionar.

Exemplo:

Se a corrente no ramo 2 for de 0,20 A e no ramo 3 for de 0,10 A, então:

I₁ = ​I₂ + I₃ = 0,30 A

Sabias que...? Em casas e escolas, os aparelhos estão ligados em paralelo para que funcionem de forma independente — mesmo que um falhe, os outros continuam a funcionar normalmente.

Bons e maus condutores elétricos

Se compararmos diferentes materiais que estejam à mesma temperatura, com o mesmo comprimento e a mesma área de secção transversal, conseguimos classificá-los como bons condutores elétricos (deixam passar bem a corrente elétrica) ou maus condutores elétricos, também chamados isoladores (dificultam muito essa passagem).

Exemplos:

- Bons condutores: ouro, prata, cobre, alumínio, ferro, zinco, grafite

- Maus condutores (isoladores): plástico, porcelana, vidro, borracha

Curiosidade: O cobre é o material mais utilizado em fios elétricos devido à sua excelente condutividade e ao facto de ser mais barato do que a prata, que é ainda melhor condutora.

- Unidade SI: ohm (Ω)

Curiosidade: O nome da unidade de resistência elétrica (ohm) vem do físico alemão Georg Simon Ohm, que publicou um trabalho onde descreveu a relação entre a tensão, a corrente e a resistência (aquilo que hoje conhecemos como a Lei de Ohm).

- MEDIÇÃO DIRETA – com um ohmímetro

O ohmímetro é o aparelho usado para medir diretamente a resistência elétrica de um componente.

Ligação do ohmímetro

O ohmímetro liga-se diretamente aos terminais do componente elétrico isolado, em paralelo, fora do circuito elétrico.

O ohmímetro nunca deve ser instalado aos terminais de um componente elétrico integrado no circuito por haver o risco de danificação do circuito ou do próprio ohmímetro.

- MEDIÇÃO INDIRETA – com amperímetro e voltímetro

Também é possível calcular a resistência elétrica usando a Lei de Ohm, medindo a tensão (U) com um voltímetro e a corrente (I) com um amperímetro.

 Exemplo:

Se aplicarmos uma tensão de 6 V a um condutor e medirmos uma corrente de 0,20 A, podemos calcular a resistência elétrica usando a Lei de Ohm:

R = U : I ⇔ R = 6 V : 0,20 A ⇔ R = 30 Ω

Tensão = Resistência x Corrente elétrica ⇔ U = R x I

Sob as mesmas condições, incluindo de temperatura, variando a tensão elétrica ou a corrente elétrica, a resistência elétrica do condutor é constante:

R = constante = U : I

Condutores óhmicos e não óhmicos

- Condutores óhmicos: obedecem à Lei de Ohm; a resistência elétrica mantém-se constante com a variação da tensão ou corrente (ex.: metais como o cobre).

- Condutores não óhmicos: não obedecem à Lei de Ohm; a resistência varia com a tensão ou corrente (ex.: lâmpadas incandescentes, leds).

Sabias que…? A resistência de muitos materiais muda com a temperatura. Por exemplo, o filamento de uma lâmpada aquece muito e a sua resistência aumenta, tornando-o um condutor não óhmico.

• Se a resistência elétrica aumentar, a corrente elétrica diminui.

• Se a resistência elétrica diminuir, a corrente elétrica aumenta.

Os principais efeitos da corrente elétrica são:

- Efeito térmico (conhecido por efeito Joule)

Este efeito consiste no aquecimento do condutor por onde passa a corrente elétrica.
O aquecimento acontece porque os eletrões em movimento chocam com os átomos do condutor, libertando energia sob a forma de calor. Pode ser vantajoso ou desvantajoso.

Sabias que… O efeito Joule foi descoberto pelo físico britânico James Prescott Joule no século XIX, e o seu nome está também associado à unidade de energia (joule – J)

- Efeito magnético da corrente elétrica

Quando a corrente elétrica passa por um condutor, gera um campo magnético à sua volta.

Este efeito é muito importante e é utilizado em:

- Eletroímanes

- Motores elétricos

- Campainhas elétricas

- Disjuntores

Sabias que… Se se aproximar uma bússola de um fio por onde passa corrente elétrica, nota-se que a agulha se desvia — isso acontece por causa do campo magnético criado pela corrente!

- Efeito químico da corrente elétrica

A corrente elétrica pode provocar reações químicas quando passa por certos líquidos, como soluções de sais ou ácidos - este fenómeno chama-se eletrólise.

É utilizado em:

- Galvanoplastia (revestimento metálico de objetos)

- Purificação de metais (ex.: cobre)

- Carregamento de baterias (ocorrem reações químicas reversíveis)

- útil - quando o calor é necessário para o funcionamento do aparelho.

Ex.: secador, ferro de engomar, torradeira

- indesejável – quando provoca desperdício de energia ou danos nos componentes.

Ex.: o sobreaquecimento de cabos ou aparelhos eletrónicos, curto-circuitos

Fusíveis – proteção pelo efeito térmico

- São feitos com um fio fino (normalmente de chumbo ou estanho).

- Quando a corrente elétrica ultrapassa um certo valor, o fio aquece demasiado e funde.

- Isso abre o circuito, interrompendo a passagem de corrente e evitando danos maiores.

Disjuntores – proteção pelo efeito magnético

- Contêm um eletroíman.

- Se a corrente for demasiado forte, o campo magnético do eletroíman vence a força da mola do disjuntor, fazendo com que este abra o circuito automaticamente.

- São reutilizáveis, ao contrário dos fusíveis.

Curiosidade: Os disjuntores são muito usados nas casas modernas, nos quadros elétricos. Quando “dispara a luz”, é porque o disjuntor se ativou para proteger a instalação!

A expressão matemática que representa esta relação é:

Potência = Energia transferida : Unidade de tempo ⇔ P = E : Δt

Exemplo: Uma lâmpada de 60 W consome 60 joules de energia a cada segundo. Se ficar acesa durante 10 segundos, irá consumir 600 J de energia elétrica.

- Unidade SI: watt (W)

Sabias que… a unidade de potência chama-se Watt, em homenagem a James Watt, engenheiro mecânico e matemático escocês que aperfeiçoou a máquina a vapor, o que teve um grande impacto na Revolução Industrial.

Curiosidade: Atualmente, há dispositivos chamados medidores de consumo de energia elétrica que se ligam à tomada e permitem saber a potência, energia gasta e até estimar o custo em euros da eletricidade consumida por um aparelho.

Para o mesmo tempo de funcionamento, quanto maior for a potência elétrica do aparelho, mais energia elétrica é transferida para o aparelho. Tal como, para a mesma potência elétrica, quanto mais tempo um aparelho estiver ligado, mais energia elétrica lhe é transferida.

A expressão matemática que representa esta relação é:

E = P x Δt

Nota: A unidade de energia é o Joule (J), de potência o watt (W) e de tempo o segundo (s).

A fórmula continua a ser a mesma:

E = P x Δt

Mas neste caso:

- A potência é expressa em quilowatts (kW): 1 kW = 1000 W

- O tempo é dado em horas (h): 1h = 3600s

Então:

1kW h = 1000 W x 3600s = 3 600 000 J = 3,6 x 10⁶ J

Isto significa que 1 kW h equivale a 3,6 milhões de joules!

Exemplo: Se um secador de cabelo tiver uma potência nominal de 2600 W, isso quer dizer que, para funcionar idealmente, ele consome 2600 joules de energia elétrica em cada segundo.

Por outro lado, os recetores de energia elétrica são os dispositivos que recebem a energia fornecida pelas fontes e a transformam noutras formas de energia, como luz, calor ou movimento. Alguns exemplos são as lâmpadas (que transformam energia elétrica em luz e calor), os motores elétricos (que a transformam em movimento) e os ferros de engomar (que a convertem principalmente em calor).

Curiosidade: Sabias que as centrais elétricas também são consideradas fontes de energia elétrica? Elas produzem enormes quantidades de eletricidade que depois é transportada até às nossas casas através de uma vasta rede de distribuição!