Unidades SI | Ampere |
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Dimensão | eu |
Natureza | Tamanho escalar extenso |
Símbolo usual | |
Link para outros tamanhos | = . |
Uma corrente elétrica é um movimento de grupo de portadores de cargas elétricas , geralmente elétrons , dentro de um material condutor . Esses deslocamentos são impostos pela ação da força eletromagnética , cuja interação com a matéria é a base da eletricidade .
Historicamente, no início do estudo da condução da eletricidade, os cientistas acreditavam que as partículas que se moviam nos metais eram carregadas positivamente e, de acordo com isso, definiram uma sensação convencional de corrente como a direção do movimento das cargas. Posteriormente, foi demonstrado que são principalmente os elétrons , partículas com carga negativa, que se movem nos metais e permitem a circulação de correntes elétricas.
De fato, em um condutor metálico, as partículas carregadas e móveis são elétrons que não estão intimamente ligados aos átomos aos quais pertencem (diz-se que esses elétrons estão na banda de condução ). Podemos considerar que se movem facilmente no material metálico. Quando uma diferença de potencial é aplicada às extremidades do condutor, faz com que esses elétrons se movam, o que é chamado de corrente elétrica . A rede de átomos contém íons positivos: átomos que perderam um ou mais elétrons. Mas estes últimos, prisioneiros da rede pelas conexões metálicas, ficam quase imóveis e participam apenas de forma minúscula da circulação da corrente.
Por outro lado, em eletrólitos , soluções contendo simultaneamente íons carregados positivamente e íons carregados negativamente, todas as partículas carregadas participam do fluxo de corrente. Cargas positivas fluem na direção convencional e cargas negativas na outra direção.
Os materiais que têm muitos portadores de carga livre e que são facilmente atravessados por uma corrente elétrica são ditos condutores , aqueles que não têm nenhum ou muito poucos são dielétricos ou isolantes .
Por exemplo: o ar é um excelente isolante, mas além de um certo limite, quando o campo elétrico é muito grande, os elétrons são arrancados dos átomos, e estes tornam-se partículas ionizadas ou íons . O ar é assim transformado localmente em plasma . Como o plasma é um condutor perfeito, ele permite que a corrente elétrica flua: do relâmpago à faísca.
Alguns dispositivos podem passar corrente elétrica em uma direção, mas não na outra. Esse é o caso dos diodos . Estes são feitos com junções semicondutoras dopadas de forma diferente ( junção PN ou junção semicondutora de metal) ou com tubos de vácuo .
A propagação de impulsos elétricos pode ser usado para seu uso remoto como fonte de energia, como transportador de energia iniciada no primeiro trimestre do XIX ° século.
Pode ser utilizado para a transmissão de informações, desde o simples telégrafo , até modernos sistemas de processamento e troca de informações ( computador , TI ). Nesse caso, uma ou mais características da corrente elétrica são controladas e moduladas pelo transmissor de informações para construir um sinal elétrico . No caso do telégrafo, a mera presença e ausência (de acordo com um ritmo codificado) da corrente elétrica transmitia a informação.
O XX th serra século desenvolvendo o uso de muitos outros fenômenos para controlar a corrente elétrica que são amplamente utilizados em produtos eletrônicos . Graças a eles, é possível tratar a corrente elétrica (mas também as ondas eletromagnéticas ) como um vetor de informação, um sinal elétrico (ou eletromagnético) em escala microscópica.
Uma analogia interessante para entender de forma simples as noções de intensidade de corrente e diferença de potencial pode ser feita com a vazão de um rio . Este flui de montante para jusante com uma quantidade de água bem definida e uma queda variável dependendo do terreno. Suponha que este rio tenha uma largura fixa de 20 metros, uma profundidade fixa de 3 metros e a água está no nível mais alto, a quantidade de água em um determinado momento e em um determinado comprimento de rio é quantificável (1 metro linear de rio contém 60 m 3 de água). A quantidade de água é o análogo da quantidade de carga elétrica.
A diferença de altura , diferença de elevação entre o ponto alto e o ponto baixo do rio pode ser comparada à diferença de potencial (ou voltagem), o fluxo da intensidade da corrente e o tamanho do rio à seção 'um cabo elétrico .
Da mesma forma que é a diferença de nível que põe a água em movimento, é a diferença de potencial que põe os elétrons em movimento.
Em resumo, a intensidade ( ampere ) é análoga ao fluxo do rio ( m 3 / s ), a diferença de potencial ( volt ) sendo análoga à diferença de altura.
Por convenção, em um loop simples e circuito elétrico de corrente contínua, a corrente elétrica sai do gerador elétrico pelo terminal positivo (+), passa pelo circuito elétrico e retorna ao gerador pelo terminal negativo (-). Esta convenção é chamada de “receptor” (a corrente flui na direção de potenciais decrescentes, a tensão e a corrente são “direcionadas” na direção oposta).
Isso é chamado de direção convencional da corrente elétrica, pode ser diferente da direção real do movimento dos portadores de carga.
Assim, quando os portadores de carga são elétrons (o caso mais frequente), ou ânions, seu movimento efetivo é de - para +, a direção do movimento das partículas carregadas negativamente, portanto, atraídas pelas positivas.
Pelo contrário, cátions e buracos de elétrons se movem na direção convencional da corrente, ou seja, do terminal positivo (+) para o terminal negativo (-) do gerador.
Na chamada convenção de “gerador”, a corrente flui na direção de potenciais crescentes, a tensão e a corrente são “orientadas” na mesma direção.
Magnitude | Dispositivo |
---|---|
1 mA | Limiar de percepção |
10 mA | LED comum |
100 mA | Eletrocução . |
1 A | Lâmpada incandescente |
10 A | Radiador de 2000 W |
100 A | Motor de partida automotivo |
1 kA | locomotiva do motor |
10 kA | flash negativo |
100 kA | relâmpago positivo |
A intensidade da corrente elétrica (às vezes chamada de "amperagem" ou "corrente elétrica" ou simplesmente "corrente") é um número que descreve o fluxo de carga elétrica através de uma determinada superfície, em particular a seção de um fio elétrico :
,ou :
No Sistema Internacional de Unidades , a amperagem é medida em amperes , uma unidade base com um símbolo padronizado A.
Um ampere corresponde a uma taxa de carga de um coulomb por segundo .
A corrente é medida por meio de um amperímetro , que deve ser conectado em série no circuito, ou por meio de uma pinça amperimétrica , que não requer a abertura do circuito.
A densidade de corrente é um vetor que descreve a corrente elétrica em escala local. Sua direção indica a mesma do deslocamento dos portadores de carga (mas sua direção pode ser oposta para portadores negativos) e sua norma corresponde à intensidade da corrente por unidade de área. Ele é conectado à corrente elétrica por:
ou :
No sistema internacional de unidades, a densidade de corrente é medida em amperes por metro quadrado (A m-2).
A propagação do impulso elétrico ocorre a uma velocidade próxima à da luz (exceto para efeitos capacitivos), mas não é em absoluto a velocidade dos elétrons que o constituem. Estes viajam muito mais modestamente a alguns centésimos de milímetro por segundo, dependendo da intensidade da corrente e da seção transversal do condutor.