Eletricidade

o que é corrente eletrica

Eletricidade - movimento direcionado de partículas eletricamente carregadas sob impacto campo elétrico... Tais partículas podem ser: em condutores - elétrons, em eletrólitos - íons (cátions e ânions), em semicondutores - elétrons e os chamados "buracos" ("condutividade de buracos de elétrons"). Existe também uma «corrente de polarização», cujo fluxo se deve ao processo de carregamento da capacitância, ou seja, a partir de uma alteração na diferença de potencial entre as placas. Nenhum movimento de partícula ocorre entre as placas, mas a corrente flui através do capacitor.

Na teoria dos circuitos elétricos, a corrente é considerada o movimento direcionado de portadores de carga em um meio condutor sob a ação de um campo elétrico.

A corrente de condução (apenas corrente) na teoria dos circuitos elétricos é a quantidade de eletricidade que flui por unidade de tempo através da seção transversal de um fio: i = q /T, onde i — corrente. A; q = 1,6·109 — carga do elétron, С; t — tempo, s.

Esta expressão é válida para circuitos DC. Para circuitos de corrente alternada, os chamados Valor de corrente instantânea igual à taxa de variação da carga ao longo do tempo: i (t) = dq /dt.

A primeira condição para a existência a longo prazo de uma corrente elétrica do tipo considerado é a presença de uma fonte ou gerador que mantenha a diferença de potencial entre os portadores de carga. A segunda condição é o fechamento da estrada. Em particular, para que exista uma corrente contínua, é necessário ter um caminho fechado ao longo do qual as cargas possam se mover no circuito sem alterar seu valor.

Como você sabe, de acordo com a lei de conservação das cargas elétricas, elas não podem ser criadas nem destruídas. Portanto, se qualquer volume de espaço onde circulam correntes elétricas é circundado por uma superfície fechada, a corrente que flui nesse volume deve ser igual à corrente que sai dele.

Mais sobre isso: Condições para a existência de corrente elétrica

O caminho fechado através do qual uma corrente elétrica flui é chamado de circuito elétrico ou circuito elétrico. Circuito elétrico — dividido em duas partes: a parte interna, na qual as partículas eletricamente carregadas se movem contra a direção das forças eletrostáticas, e a parte externa, na qual essas partículas se movem na direção das forças eletrostáticas. As extremidades dos eletrodos aos quais o circuito externo está conectado são chamadas de grampos.

Assim, uma corrente elétrica ocorre quando um campo elétrico aparece em uma seção de um circuito elétrico ou uma diferença de potencial entre dois pontos em um fio. Diferença de potencial entre dois pontos circuito elétrico são chamados de tensão ou queda de tensão naquela seção do circuito.

Em vez do termo "corrente" ("quantidade de corrente"), o termo "força de corrente" é freqüentemente usado.No entanto, este último não pode ser considerado bem-sucedido, pois a intensidade da corrente não é qualquer força no sentido literal da palavra, mas apenas a intensidade do movimento das cargas elétricas no condutor, a quantidade de eletricidade que passa por unidade de tempo através do cruzamento área da seção do condutor.
A corrente é caracterizada amperagem, que no sistema SI é medida em amperes (A), e densidade de corrente, que no sistema SI é medida em amperes por metro quadrado.

Um ampère corresponde ao movimento através da seção transversal do fio em um segundo (s) de uma carga de eletricidade no valor de um coulomb (C):

1A = 1C/s.

No caso geral, denotando a corrente com a letra i e a carga q, obtemos:

i = dq / dt.

A unidade de corrente é chamada de ampere (A).

Ampere (A) - a força de uma corrente contínua que, ao passar por dois condutores retos paralelos de comprimento infinito e seção transversal desprezível, localizados no vácuo a uma distância de 1 m um do outro, cria entre esses condutores 2·10 -7 H por cada metro de comprimento .

A corrente no fio é 1 A se uma carga elétrica igual a 1 coulomb passa pela seção transversal do fio em 1 s.

Arroz. 1. Movimento direcional de elétrons em um condutor

Se uma tensão atua no fio, surge um campo elétrico dentro do fio. Com uma intensidade de campo E, uma força f = Ee atua sobre os elétrons de carga e. As quantidades e e E são quantidades vetoriais. Durante o caminho livre, os elétrons adquirem um movimento direcionado juntamente com um movimento caótico. Cada elétron tem carga negativa e recebe a componente de velocidade oposta ao vetor E (Fig. 1). O movimento ordenado, caracterizado por uma certa velocidade média dos elétrons vcp, determina o fluxo de corrente elétrica.

Os elétrons podem ter movimento direcionado em gases rarefeitos. Em eletrólitos e gases ionizados, a corrente se deve principalmente ao movimento de íons. Consistente com o fato de que os íons carregados positivamente se movem do pólo positivo para o pólo negativo em eletrólitos, historicamente a direção da corrente tem sido considerada oposta à direção do fluxo de elétrons.

A direção da corrente é tomada como a direção na qual as partículas carregadas positivamente se movem, ou seja, direção oposta ao movimento do elétron.
Na teoria dos circuitos elétricos, a direção da corrente em um circuito passivo (fora das fontes de energia) é tomada como a direção do movimento de partículas carregadas positivamente de um potencial maior para um menor. Essa direção foi tomada no início do desenvolvimento da engenharia elétrica e contradiz a verdadeira direção do movimento dos portadores de carga - os elétrons se movendo em meios condutores de menos para mais.

A direção da corrente elétrica no eletrólito e os elétrons livres no condutor

A quantidade igual à razão da corrente para a área da seção transversal S é chamada de densidade de corrente: I / S

Nesse caso, assume-se que a corrente é distribuída uniformemente na seção transversal do fio. A densidade de corrente nos fios geralmente é medida em A / mm2.

De acordo com o tipo de portadores de cargas elétricas e o meio de seu movimento, eles são divididos em correntes condutivas e correntes de deslocamento... A condutividade é dividida em eletrônica e iônica. Para modos estacionários, distinguem-se dois tipos de correntes: contínua e alternada.

A transferência de choque elétrico é chamada de fenômeno de transferência de cargas elétricas de partículas carregadas ou corpos em movimento no espaço livre.O principal tipo de transferência de corrente elétrica é o movimento na cavidade de partículas carregadas elementares (o movimento de elétrons livres em tubos de elétrons), o movimento de íons livres em dispositivos de descarga de gás.

Corrente de deslocamento (corrente de polarização) chamada de movimento ordenado de portadores associados de cargas elétricas. Este tipo de corrente pode ser observado em dielétricos.

Corrente elétrica total — um valor escalar igual à soma da corrente de condução elétrica, a corrente de transferência elétrica e a corrente de deslocamento elétrico através da superfície em consideração.

Constante é chamada de corrente que pode mudar de magnitude, mas não muda seu sinal por um tempo arbitrariamente longo. Leia mais sobre isso aqui: CC

Corrente magnetizante — uma corrente microscópica constante (ampere), que é a razão da existência de um campo magnético intrínseco de substâncias magnetizadas.

Variáveis ​​chamadas de corrente que mudam periodicamente tanto em magnitude quanto em sinal. A quantidade que caracteriza a corrente alternada é a frequência (no sistema SI é medida em hertz), caso sua intensidade mude periodicamente.

Uma corrente alternada de alta frequência é deslocada sobre a superfície do fio. As correntes de alta frequência são usadas na engenharia mecânica para tratamento térmico de superfícies de peças e soldagem, na metalurgia para fusão de metais. As correntes alternadas são divididas em senoidais e não senoidais… Uma corrente senoidal é uma corrente que muda de acordo com uma lei harmônica:

i = sen wt,

onde estou, - valor atual de pico (mais alto), Ah,

A taxa de variação da corrente alternada é caracterizada por sua frequência, definido como o número de oscilações repetitivas completas por unidade de tempo.A frequência é indicada pela letra f e é medida em hertz (Hz). Portanto, uma frequência de corrente de rede de 50 Hz corresponde a 50 oscilações completas por segundo. A frequência angular w é a taxa de variação da corrente em radianos por segundo e está relacionada à frequência por uma relação simples:

w = 2pi f

Valores estacionários (fixos) de correntes contínuas e alternadas significam com a letra maiúscula I valores não estacionários (instantâneos) - com a letra i. Normalmente, a direção positiva da corrente é a direção do movimento de cargas positivas.

Corrente alternada É uma corrente que muda de acordo com a lei senoidal ao longo do tempo.

Corrente alternada também significa corrente em redes monofásicas e trifásicas convencionais. Nesse caso, os parâmetros da corrente alternada mudam de acordo com a lei harmônica.

Como a corrente CA muda com o tempo, soluções simples adequadas para circuitos CC não são diretamente aplicáveis ​​aqui. Em frequências muito altas, as cargas podem oscilar — fluir de um ponto do circuito para outro e vice-versa. Nesse caso, ao contrário dos circuitos CC, as correntes nos fios conectados em série podem ser desiguais.

As capacitâncias presentes nos circuitos CA aumentam esse efeito. Além disso, quando a corrente muda, são sentidos efeitos de auto-indução, que se tornam significativos mesmo em baixas frequências se forem usadas bobinas de alta indutância.

Em frequências relativamente baixas, o circuito CA ainda pode ser calculado usando regras de Kirchhoffque, no entanto, deve ser alterado em conformidade.

Um circuito contendo vários resistores, indutores e capacitores pode ser pensado como um resistor generalizado, capacitor e indutor conectados em série.

Considere as propriedades de tal circuito conectado a um gerador de corrente alternada senoidal. Para formular as regras de cálculo de circuitos alternados, você precisa encontrar a relação entre a queda de tensão e a corrente para cada um dos componentes desse circuito.

Condensador desempenha papéis completamente diferentes em circuitos AC e DC. Se, por exemplo, uma célula eletroquímica estiver conectada ao circuito, então o capacitor começará a carregaraté que a tensão nele se torne igual à fem do elemento. Em seguida, o carregamento será interrompido e a corrente cairá para zero.

Se o circuito estiver conectado a um alternador, em um meio ciclo, os elétrons fluirão da placa esquerda do capacitor e se acumularão à direita e vice-versa na outra.

Esses elétrons em movimento constituem uma corrente alternada cuja força é igual em ambos os lados do capacitor. Desde que a frequência AC não seja muito alta, a corrente através do resistor e do indutor também é a mesma.

Em dispositivos que consomem corrente alternada, a corrente alternada é frequentemente retificada retificadores para obter corrente contínua.

Condutores de corrente elétrica

A corrente elétrica em todas as suas formas é um fenômeno cinético, análogo ao fluxo de fluidos em sistemas hidráulicos fechados. Por analogia, o processo de movimento da corrente é denominado «fluxo» (fluxos de corrente).

O material no qual a corrente flui é chamado condutor… Alguns materiais entram em supercondutividade em baixas temperaturas. Nesse estado, eles quase não apresentam resistência à corrente, sua resistência tende a zero.

Em todos os outros casos, o condutor resiste ao fluxo de corrente e, como resultado, parte da energia das partículas elétricas é convertida em calor.A amperagem pode ser calculada por lei de ohm para a seção transversal do circuito e a lei de Ohm para todo o circuito.

A velocidade do movimento das partículas nos fios depende do material do fio, da massa e carga da partícula, da temperatura do ambiente, da diferença de potencial aplicada e é muito menor que a velocidade da luz. No entanto, a própria velocidade de propagação da corrente elétrica é igual à velocidade da luz em um determinado meio, ou seja, a velocidade de propagação da frente de uma onda eletromagnética.

Como a eletricidade afeta o corpo humano

A corrente que passa pelo corpo humano ou animal pode causar queimaduras elétricas, fibrilação ou morte. Por outro lado, a corrente elétrica é usada em terapia intensiva, para tratar doenças mentais, especialmente a depressão, a estimulação elétrica de certas áreas do cérebro é usada para tratar doenças como mal de Parkinson e epilepsia, um marca-passo que estimula um músculo cardíaco com pulsos corrente é usada para bradicardia. Em humanos e animais, a corrente é usada para transmitir impulsos nervosos.

Por motivos de segurança, a corrente receptiva mínima para uma pessoa é de 1 mA. A corrente torna-se perigosa para a vida de uma pessoa a partir de uma força de cerca de 0,01 A. A corrente torna-se letal para uma pessoa a partir de uma força de cerca de 0,1 A. Uma tensão inferior a 42 V é considerada segura.