PROPRIEDADE GRÁFICA E TENSÃO ELÉTRICA

Propriedade Gráfica e Tensão Elétrica

1. Propriedade Gráfica

Nos exercícios em que a intensidade da corrente elétrica no condutor varia com o tempo, para o cálculo da carga elétrica transportada pela corrente, num dado intervalo de tempo t, não podemos usar a expressão Q = i. t, porque i não é constante. Nesses casos, devemos construir um gráfico (i x t), mostrando como a intensidade da corrente elétrica varia com o tempo (em geral, esse gráfico vem pronto!), e, nesse gráfico, efetuar um cálculo de área.

No gráfico da intensidade instantânea da corrente elétrica em função do tempo, a área é numericamente igual à carga elétrica que atravessa a secção transversal do condutor, no intervalo de tempo t.

2. Tensão Elétrica U

Ao ligarmos um condutor aos polos de um gerador, as cargas elétricas livres entram em movimento ordenado. Isto implica, evidentemente, um consumo de energia, especificamente, energia elétrica. Esta é justamente a operação fundamental de um gerador: fornecer energia elétrica aos portadores de carga elétrica que o atravessam, à custa de outras formas de energia. Assim, por exemplo, uma pilha de um farolete fornece energia elétrica aos portadores de carga elétrica que a atravessam, à custa de energia química. Estes portadores de carga elétrica energizada caminham pelos condutores, atravessam, por exemplo, uma lâmpada e esta acende, pois consome a energia elétrica destes portadores, os quais recebem mais energia ao atravessarem a pilha.

A pilha e a lâmpada ligadas por meio de fios condutores constituem um exemplo de circuito elétrico.

Seja E_e a energia elétrica que o portador de carga elétrica Q recebe ao atravessar o gerador.

Define-se tensão elétrica U a grandeza que nos informa quanto de energia elétrica o gerador fornece para cada portador de carga elétrica unitária que o atravessa. Deste modo:

Com a energia elétrica medida em joule (J), a carga elétrica medida em coulomb (C), a tensão elétrica vem expressa em J/C e denomina-se volt (V).

Dizer que a tensão elétrica entre os polos A e B de uma pilha é de 1,5V, isto é, 1,5J/C, significa que cada portador de carga elétrica igual a 1,0C, ao atravessar a pilha, recebe 1,5J de energia elétrica.

Notas

Por motivos que veremos em Eletrostática, tensão elétrica e diferença de potencial (d.d.p.) são sinônimos.

Tensão elétrica = d.d.p.

U = V_A - V_B

Símbolo elétrico do gerador:

Símbolo elétrico da lâmpada.

Símbolo elétrico de chave interruptora.

Exercícios Propostos

1 (MODELO ENEM) – Uma lâmpada elétrica incandescente é constituída de um bulbo de vidro, que contém um fio metálico enrolado, denominado filamento. O filamento é de tungstênio e está ligado, por dois fios metálicos, à rosca metálica e à base metálica. Quando a lâmpada é ligada a um gerador, a corrente elétrica deve atravessar o filamento.

Com base no texto, indique qual dos esquemas abaixo representa a ligação correta de uma lâmpada a uma pilha.

2. O circuito abaixo é constituído de uma bateria B de 12V ligada a duas lâmpadas L₁ e L₂ e uma chave interruptora Ch.

a) Represente esquematicamente o circuito utilizando os símbolos:

Bateria

Lâmpada

Chave interruptora

b) No circuito, com a chave Ch aberta, quais lâmpadas estão acesas?

3. (UNICAMP-2019) – Drones vêm sendo utilizados por empresas americanas para monitorar o ambiente subaquático. Esses drones podem substituir mergulhadores, sendo capazes de realizar mergulhos de até cinquenta metros de profundidade e operar por até duas horas e meia.

Considere um drone que utiliza uma bateria com carga total q = 900mAh.

Se o drone operar por um intervalo de tempo igual a Δt = 90 min, a corrente média fornecida pela bateria nesse intervalo de tempo será igual a

a) 10 mA.

b) 600 mA.

c) 1350 mA.

d) 81000 mA.

4. No gráfico da intensidade instantânea da corrente elétrica em função do tempo, a área é numericamente igual à quantidade de carga elétrica que atravessa a secção transversal do condutor no intervalo de tempo t.

Em um condutor metálico, mediu-se a intensidade da cor rente elétrica e verificou-se que ela variava com o tempo, de acordo com o gráfico a seguir:

Determine, entre os instantes 0 e 6,0s, a quantidade de carga elétrica que atravessa uma seção transversal do condutor.

Gabarito

1. RESOLUÇÃO:

Para que a lâmpada possa acender, um dos polos da bateria deve ser ligada à base e o outro polo deve ser ligado à rosca lateral.

Resposta: C

2. RESOLUÇÃO:

a) Temos o circuito:

b) No circuito, com a chave Ch aberta, nenhuma lâmpada estará acesa.

3. RESOLUÇÃO:

A intensidade média de corrente elétrica é dada por:

Do enunciado, temos:

q = 900mAh

Δt = 90min = 1,5h

Assim:

i_m= 600mA

Resposta: B

4. RESOLUÇÃO:

= Q = 30C

Resposta: Q = 30C