Corrente elétrica – O que é? Intensidade, Sentido e Exemplos

Ao fluxo ordenado de partículas carregadas nos fios condutores damos o nome de corrente elétrica. A figura representa um pedaço de fio metálico com os elétrons livres movimentando-se caoticamente (a) e ordenadamente(b), constituindo uma corrente elétrica:

O dispositivo encarregado de manter uma corrente elétrica fluindo num circuito é denominado gerador. Esse transforma qualquer modalidade de energia em energia elétrica. Por exemplo, as pilhas são geradores químicos, pois transformam energia química em energia elétrica.A condição para que haja corrente elétrica num fio condutor é que exista uma diferença de potencial nas extremidades do fio.

O dínamo, usado em automóveis, transforma em energia elétrica em energia mecânica, obtida com a rotação do motor por meio de uma correia. É assim que a bateria do veículo é permanentemente recarregada.

Quando a bateria não está sendo realimentada, uma luz acende no painel do veículo.

O alternador é um gerador mecânico de corrente alternada.

De maneira geral, chamamos os terminais dos geradores, os quais são conectados por fios condutores ao resto do circuito, de pôlos. Assim, o polo de maior potencial elétrico é denominado polo positivo, enquanto o polo de menor potencial recebe o nome de polo negativo.

O gerador, quando inserido num circuito elétrico, recebe a seguinte representação esquemática:

Note que, o gerador, apesar do nome, não “gera” energia. Ele apenas realiza trabalho sobre as cargas elétricas de um circuito, levando-as de um ponto a outro, fornecendo-lhes energia potencial elétrica.

Sentido da corrente elétrica

Nos condutores sólidos, a corrente elétrica é constituída de elétrons livres. Assim, o sentido da corrente corresponde ao sentido do movimento dos elétrons, em média (sentido real).

A figura traz a representação da corrente real e da corrente convencional. Na representação da corrente convencional, costumamos colocar uma seta ao lado do fio, para indicar o sentido do movimento das cargas positivas hipotéticas e, portanto, o sentido da corrente elétrica convencional.

No passado, não se sabia qual dos portadores se movia num condutor sólido: se o portador de cargas positivas, ou o de cargas negativas.

Foi então convencionado que a corrente elétrica teria o sentido do movimento das cargas positivas, e tal convenção se conserva até hoje, independente do tipo de condutor utilizado (sentido convencional).

Intensidade da corrente elétrica (i)

A intensidade de corrente elétrica é definida como a quantidade de cargas que, na unidade de tempo, atravessa uma secção reta de um condutor. Matematicamente, essa definição é representada pela expressão:

Em que  ∆q é a quantidade de carga elétrica transportada por meio da secção reta, e ∆t é o tempo gasto na operação. Além disso, temos que:

Em que e é o valor da carga elétrica elementar (e=1,6.10^-19). Finalmente, a unidade oficial de corrente é o ampère (A), dada por:

É o coulomb por segundo (C/s), que recebeu o nome de ampère (A), em homenagem ao matemático e físico francês André-Marie Ampère, um dos responsáveis pelo desenvolvimento da Eletricidade.

Exemplo:

Por um fio condutor passam 20C de carga, num intervalo de tempo de 4s, qual a intensidade de corrente elétrica no fio?

Assim como o coulomb, o ampère também é uma unidade muito grande. Por isso, costumamos usar seus submúltiplos. Os mais comuns são:

Exemplo 

Por uma seção transversal de um condutor metálico passa uma carga elétrica total ∆q = 4,0mC  no intervalo de tempo ∆t = 20s. Sendo a carga elétrica elementar e=1,6.10^-19C, determine a intensidade elétrica e o número de partículas que passam pela referida seção por segundo.

Resolução

A corrente elétrica é dada por:

O número de partículas pode ser obtido utilizando a seguinte expressão matemática:

Há uma analogia entre corrente elétrica e a vazão de um rio. Esta última é definida como a quantidade de água que passa por uma certa secção transversal do rio, em uma unidade de tempo; é lida em m³/s.

Por outro lado, uma diferença importante entre o fluxo de água e um de elétrons tem a ver com os meios condutores. Se você adquirir um cano de água em uma loja de ferragens, o funcionário não lhe vende a água para fluir através do cano.

Em contraste, quando você compra um “cano de elétrons”, ou seja, um fio elétrico, você também leva com ele os elétrons.