F2 · Aulas 23–24

Corrente elétrica, tensão, potência e energia consumida

Corrente elétrica

$i=\frac{\Delta Q}{\Delta t}$, em ampères. O sentido convencional é o das cargas positivas, oposto ao movimento real dos elétrons nos metais. Classifica-se em contínua (CC) e alternada (CA). A corrente é a mesma ao longo de um fio sem ramificações.

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A corrente elétrica é o movimento ordenado de portadores de carga — elétrons livres nos metais, íons em soluções eletrolíticas, íons e elétrons em gases e plasmas, ou lacunas e elétrons em semicondutores — impulsionado por um campo elétrico interno mantido por uma fonte de tensão, como pilha, bateria ou gerador. Sem essa diferença de potencial, o movimento é desordenado e não há corrente resultante, ainda que os portadores estejam em agitação térmica constante.

Vale distinguir a velocidade de deriva (tipicamente milímetros por segundo, resultado do arrasto imposto pelo campo em meio às colisões com a rede cristalina) da velocidade de propagação do sinal elétrico no condutor, que é próxima da velocidade da luz: é por isso que a lâmpada acende instantaneamente ao fecharmos o interruptor, embora os elétrons caminhem bem devagar. Como exemplo concreto, considere um chuveiro ligado a 220 V percorrido por corrente de 20 A durante 5 minutos: a carga que atravessa uma seção transversal vale Q = i·Δt = 20 × 300 = 6000 C, o que equivale a cerca de 3,75 × 10²² elétrons passando por segundo nessa seção.

Energia elétrica e potência

$P=U\,i$ e, com a lei de Ohm, $P=R\,i^{2}=\frac{U^{2}}{R}$. A energia consumida é $E=P\,\Delta t$, faturada em kWh — $1\ \mathrm{kWh}=3{,}6\times 10^{6}\ \mathrm{J}$. Cai muito: calcular a conta de luz de um chuveiro a partir da potência e do tempo de uso.

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A potência elétrica mede a rapidez da transformação de energia: enquanto a energia é o "quanto" se gastou, a potência é o "quão rápido". Num resistor, a energia elétrica é convertida integralmente em calor, mas em aparelhos reais parte vira luz, som e movimento — em todos os casos, o produto $U\,i$ dá a potência total absorvida. O ponto que mais derruba alunos é confundir energia com potência: a conta de luz cobra energia (kWh), não potência.