Universidade Federal do Maranhão

Bacharelado Interdisciplinar em Ciência e Tecnologia

ELETRICIDADE APLICADA (CCCT0026)

Aula 2 – Princípios básicos e lei de Ohm

Prof. Denisson Oliveira

dq.oliveira@ufma.br
 Sumário

• Princípios básicos da eletricidade;

• Carga elétrica
• Corrente
• Tensão;
• Potência;
• Energia;
• Lei de ohm
PRINCÍPIOS BÁSICOS DE ELETRICIDADE

Descobertas fundamentais
 PRINCÍPIOS BÁSICOS DE ELETRICIDADE

• Conceitos de carga, corrente, tensão, potência e energia

• Conceitos básicos de eletricidade:

Eletricidade

Eletrostática Eletrodinâmica

• .
 Carga elétrica
• Cargas elétricas

• Eletrostática (elektron + statikos); - elétron

• Os átomos presentes em qualquer material

são formados por elétrons; prótons nêutrons

+
• Os elétrons giram em órbitas bem
determinadas em torno do núcleo; +

• O núcleo é formado por prótons e nêutrons;

• Em estado natural, qualquer porção da

matéria é eletricamente neutra; elétron -

• O número de prótons = número de elétrons;

EQUILÍBRIO
ESTÁTICO
• Carga total positiva anula a carga total
negativa.
 Carga elétrica

•• A
  carga elétrica é medida em coulombs (C);

• 1 coulomb de carga possui elétrons;

• 1 elétron possui uma carga de C;

• A lei da conservação da carga diz que uma carga não pode ser
criada nem destruída, apenas transferida. Portanto, a soma algébrica
das cargas elétricas em um sistema não se altera.
 Carga elétrica

• Fundamentos da eletrostática

POSITIVA: quando o corpo perde eletróns.

Eletrização
NEGATIVA: quando o corpo ganha elétrons.

Processo pelo
qual altera-se a
condição de Por atrito;
Processo de Por contato;
equilíbrio estático Eletrização Por indução.
 Carga elétrica

• Eletrização por atrito

• Ao se atritar uma barra de vidro num pano de lã, elétrons passam do

vidro para a lã, a barra de vidro adquire carga elétrica positiva (perde
elétrons) e o pano de lã carga elétrica negativa (recebe elétrons).
• Se atritarmos a lã uma barra de resina, haverá a transferência de
elétrons da lã para a resina. Então, a barra de resina adquire carga
elétrica negativa (recebe elétrons) e o pano de lã adquire carga elétrica
positiva (perde elétrons).
 Carga elétrica
• Eletrização por contato

• Quando dois corpos condutores entram em contato, um eletrizado e o

outro neutro, pode ocorrer a passagem de elétrons de um para o outro;
• As cargas em excesso do condutor eletrizado negativamente se
repelem e alguns elétrons passam para o corpo neutro, fazendo com
que fique também com elétrons em excesso;
• Na eletrização por contato, os corpos condutores ficam eletrizados com
cargas de mesmo sinal, e não necessariamente em mesma
intensidade.
 Carga elétrica

• Eletrização por indução

• A eletrização de um condutor neutro pode ocorrer por simples
aproximação de um outro corpo eletrizado, sem que haja o contato
entre eles;
• Quando A se aproxima de B, as cargas negativas repelem os elétrons
livres do corpo neutro para posições mais distantes possíveis;
• O corpo fica com falta de elétrons numa extremidade e com excesso
de elétrons em outra;
• O fenômeno da separação de cargas num condutor, provocado pela
aproximação de um corpo eletrizado é chamado de indução
eletrostática;
 Carga elétrica

• Gerador de Van de Graaff

 Carga elétrica

• Princípio da atração e repulsão

• Cargas de sinais contrários se atraem e de mesmo sinal se

repelem

F F A carga elétrica fundamental

- + é simbolizada pela letra q e
Força de atração a unidade de médida é o
F F Coulomb (C).
- -

F F Força de repulsão =1,6x

+ +  
 Carga elétrica

••   Princípio da atração e repulsão

• O módulo da força de atração ou de repulsão entre dois corpos

carregados com cargas e é dado por:

𝑘 𝑄1 𝑄2
  𝐹 𝑒 = 2
𝑟

• No qual k é uma constante SI ;

• e são os valores das cargas em Coulomb;
• r é a distância, em metros, entre os centros das duas
distribuições de carga
 Carga elétrica

• Exemplo:
Calcule a força de atração, em newtons (N), entre as cargas Q1 e Q2
da Figura abaixo, quando:
a) r = 1 m;
b) r = 10 m.
 Tensão

••   Princípio da eletrodinâmica - Diferença de potencial (ddp)

• Seja uma região submetida a um campo elétrico criado por

uma carga ;
• Colocando um elétron –q no ponto A, a uma distância dA;
• O eletrón se movimenta em sentido contrário ao campo, devido
a força que surge no eletrón, indo em direção a B, a uma
distância dB da carga

Q q
F E
+ -
B A
dB
3m

dA
49mm
 Tensão

• Princípio da eletrodinâmica - Diferença de potencial (ddp)

Q q
F VA E
+ -
B A
• Como dA > dB, a ddp do ponto A é menor que no ponto B, logo VA < VB
• A carga negativa move-se do potencial menor para o maior;
• Colocando um elétron +q no ponto B, o eletrón se movimenta na
mesma direção do campo elétrico, indo do potencial maior para o
menor.
Q q
F E
+ +
B A
Tensão

• A diferença de potencial entre dois pontos, podendo ser

simbolizada por V, U ou E, cuja unidade é o volt [V];
• E = VB – VA ou V = VB – VA;
• Em um circuito a tensão é indicada por uma seta voltada para o
ponto de maior potencial.

Fonte de Alimentação Dispositivo

VB
+ VB

+
E VB > VA V
-

VA - VA
Tensão

• É a energia necessária para mover uma unidade de carga através de

um elemento;

• Matematicamente:
𝑑𝑤
𝑉  𝐴𝐵 =
𝑑𝑞  

• w é a energia em joules (J);

• q é a carga em coulomb (C);
• VAB é a tensão em volts (V).
 Tensão

• Como é possível gerar Tensão elétrica?

• Por ação térmica;

• Por ação da luz;
• Por ação mecânica;
• Por ação magnética;
• Por ação química.
 Tensão

• Como é possível gerar Tensão elétrica?

• Por ação térmica;

• Por ação da luz;
• Por ação mecânica;
• Por ação magnética;
• Por ação química.
 Tensão

• Como é possível gerar Tensão elétrica?

• Por ação térmica;

• Por ação da luz;
• Por ação mecânica;
• Por ação magnética;
• Por ação química.
 Tensão

• Como é possível gerar Tensão elétrica?

• Por ação térmica;

• Por ação da luz;
• Por ação mecânica;
• Por ação magnética;
• Por ação química.
 Tensão

• Como é possível gerar Tensão elétrica?

• Por ação térmica;

• Por ação da luz;
• Por ação mecânica;
• Por ação magnética;
• Por ação química.
 Tensão

• Exemplo: Encontre a tensão entre dois pontos de um sistema

elétrico, se é necessário despender 60 J de energia para deslocar
uma carga de 20 C entre esses dois pontos.
 Tensão

• Exemplo: Determine a energia necessária para deslocar uma carga

de 50 microcoulombs através de uma diferença de potencial de 6 V.
 Corrente elétrica

••   Analogia entre eletricidade e hidráulica:

• A água se desloca do ponto A para o B em função da diferença de
altura ;
• A corrente de água é função da diferença de potencial
gravitacional entre A e B.
 Corrente elétrica

••
  “A corrente elétrica é o movimento dos elétrons quando uma tensão é aplicada
num condutor metálico fazendo com que os elétrons livres se movimentem de
forma ordenada no sentido contrário ao campo elétrico”.

I - -
- -

+ -

• Quando elétrons atravessam em 1 segundo, com velocidade uniforme, a seção

reta de um condutor, diz-se que o escoamento de carga foi de 1 Ampère.
 Corrente elétrica

• A medida da variação da carga dQ (Coulomb) por meio de uma

seção transversal de um condutor durante um intervalo de tempo dt
em segundo (s).

  𝑑𝑄
𝑖=
• Matematicamente, o valor instantâneo da corrente: 𝑑𝑡

• Se a variação∆ 𝑄 da carga for linear a corrente será contínua e

 𝐼 =
constante: ∆𝑡

• Nos condutores a corrente elétrica é formada apenas por cargas

negativas;
• Por convenção adotou-se o sentido da corrente do potencial maior
para o menor.
Corrente elétrica
 Corrente elétrica

• Efeitos da corrente elétrica

• Efeito térmico;

• Efeito químico;

• Efeito magnético;

• Efeito luminoso;

• Efeito fisiológico.
 Corrente elétrica

• Efeito térmico

• Também conhecido como efeito Joule, ocorre devido à colisão dos

elétrons em movimento (livres) com átomos do condutor.

• Os átomos recebem parte da energia cinética proveniente do movimento

dos elétrons e acabam aumentando sua vibração (agitação térmica)
dentro do condutor, o que equivale a aumento em sua temperatura.

• De modo simplificado, pode-se dizer que o efeito Joule é a transformação

de energia elétrica em calor.

• Alguns exemplos de aplicação do efeito são o chuveiro, o ferro elétrico e

as lâmpadas incandescentes, cujo filamento chega a 3000 °C, emitindo
luz.
 Corrente elétrica

• Efeito térmico
 Corrente elétrica

• Efeito químico
• Ocorre quando a corrente elétrica passa por certas soluções,
contribuindo para a reação química.

• Exemplos: a eletrólise, aplicada na separação de gases,

purificação do alumínio etc., e a galvanização (recobrimento de
materiais com prata, ouro e cromo).
 Corrente elétrica

• Efeito magnético

• Ocorre quando a passagem da corrente elétrica por um

condutor dá origem a um campo magnético a seu redor.

• Esse efeito é a base para o funcionamento de transformadores,

motores, geradores etc.
 Corrente elétrica

• Efeito luminoso

• A corrente elétrica circulando em um recipiente no qual há

gases metálicos (mercúrio, sódio) provoca emissão de luz,
como acontece com a lâmpada fluorescente.
 Corrente elétrica

• Efeito fisiológico
• Ao passar através dos seres vivos, a corrente pode causar
diferentes efeitos, dependendo da intensidade, da duração e do
caminho percorrido.
 Corrente elétrica

• Exemplo: A cada 10 s, 0,2 C atravessam a seção reta do circuito

ilustrado na Figura abaixo. Determine a corrente em ampères.
 Potência e Energia

• O conceito de potência elétrica esta associado a quantidade de energia

•  
desenvolvida/absorvida em um intervalo de tempo

𝜏
 
𝑃= (𝐽 / 𝑠)
∆𝑡

• A potência pode ser definida como a quantidade de carga elétrica q que uma fonte de
tensão V pode fornecer em um intervalo ;

  𝑉 .𝑞
𝑃=
∆𝑡

• Contudo, como é a intensidade de corrente elétrica I, têm-se:

• A unidade para potência elétrica é V.A (volt.ampere). Em circuitos CC usa-se em vez de

J/s ou V.A a unidade watt (W).
 Potência e Energia

• Convenção do sinal passivo é satisfeita quando a corrente entra

através do terminal positivo de um elemento e p = v.i. Se a corrente
entra através do terminal negativo, p = -v.i.
 Potência e Energia

• Lei da conservação da energia:

Em um circuito elétrico, a soma algébrica da potência em quaisquer
instantes é sempre nula.
 Potência e Energia

• Energia é a capacidade de realizar trabalho, dado em joules (J).

  𝑘𝑊h=3,6 ×106 𝐽
1
 Lei de Ohm

• Resistência elétrica

• Quando se estabelece uma tensão entre os terminais de um condutor,

o campo elétrico gerado pela tensão provoca o movimento ordenado
dos elétrons livres, ou seja, uma corrente elétrica;

• Esses elétrons, no deslocamento, chocam-se com os átomos do

condutor, resultando na produção de calor;

• Os átomos de alguns condutores oferecem maior resistência à

passagem da corrente que outros e, nesse caso, produz-se mais calor;

• Tal propriedade física dos condutores é chamada de resistência

elétrica.
 Lei de Ohm

• Em um condutor percorrido por uma corrente elétrica, os elétrons

ao longo do condutor sofrem uma oposição a passagem da
corrente;
• A medida desta oposição é dada por uma grandeza chamada de
resistência elétrica;
 Lei de Ohm

• Resistência elétrica:
 Lei de Ohm

•• Exemplo:
  Determine a resistência de um condutor de cobre, na
temperatura de 20º C, com 2,5 mm² de seção transversal se o
mesmo mede: (Considere (a 20 °C))

a) 20 cm;
b) 100 m;
c) 10 km.
 Lei de Ohm

• Segundo Ohm, a tensão v entre os terminais de um resistor é

diretamente proporcional à corrente i atravessando seus terminais.

• A constante de proporcionalidade para um resistor é a resistência.

Então:
 Lei de Ohm

• Circuito aberto e curto-circuito:

 Lei de Ohm

• Dissipação de potência em circuitos elétricos:

 Lei de Ohm

•• Dissipação
  de potência em circuitos elétricos:

• Para calcular a potência dissipada no resistor:

 Lei de Ohm

• Exemplo: Um fio de cobre de uma determinada extensão, ao ser

submetido a uma tensão de 220 V, deixa passar uma corrente de 1,2
A. Qual o valor da resistência do fio de cobre?
 Lei de Ohm

• Exemplo: A resistência de um condutor é de cerca de 20 Ω. Calcule a

intensidade da corrente no condutor quando este for submetido a
uma tensão de 110 V.
 Lei de Ohm

• Exemplo: Qual a potência dissipada em um resistor de 10 kΩ,

percorrido por uma corrente de 5 mA?
 Lei de Ohm

• Exemplo: Determine a potência dissipada em um resistor de 2kΩ,

submetido a uma tensão de 120 V.
 Material complementar

• https://pt.slideshare.net/RobsonJosuMolgaro/fundamentos-da-eletricidade-co
nceitos-bsicos

• https://docplayer.com.br/10443439-Conceitos-basicos-de-eletricidade-profa-a
na-barros.html

• https://slideplayer.com.br/slide/11505678/