e-física - Eletricidade Básico

Para comprendermos como os íons formam a corrente elétrica, o significado de um gerador e o conceito de força eletromotriz de um gerador, façamos a seguinte analogia:

Suponhamos um conjunto de esferas encostadas umas nas outras de maneira a formar um colar fechado. Se nenhuma força atuar nessas esferas, isto é, se não for cedida energia a essas esferas, elas permanecerão indefinidamente em repouso.  Suponhamos que um dispositivo qualquer forneça energia ao conjunto de esferas de maneira tal que o colar gire como está indicado na figura: todas as esferas se deslocam de maneira que cada uma vá passando sucessivamente pelas posições de todas as outras.

Consideremos uma secção transversal S qualquer do colar.  Se contarmos o número de esferas que passam por essa secção durante certo tempo t, chegaremos a duas conclusões:

1a –  o número de esferas que passam pela secção S durante certo tempo é igual ao número de esferas que passam por qualquer outra secção transversal durante o mesmo tempo; sendo assim, tudo o que falarmos sôbre a secção S valerá também para qualquer outra secção transversal do colar.

2–  o número de esferas que passam pela secção S durante certo tempo depende da energia comunicada às esferas durante o mesmo tempo.  Assim, se for cedida às esferas uma energia grande, elas se deslocarão com grande velocidade, e o número de esferas que passarão por S será grande.  Se for cedida uma energia pequena, as esferas se deslocarão com pequena velocidade, e o número de esferas que passar por S será pequeno.

Observemos bem que sempre nos referimos à energia fornecida às esferas durante certo tempo, e ao número de esferas que passam por S durante o mesmo tempo.

Suponhamos agora uma corrente elétrica circulando por um circuito fechado.  Já vimos que essa corrente elétrica é formada por íons ou por elétrons em movimento.  Êsses íons ou elétrons, quando se deslocam, comportam-se como as esferas do colar, isto é, cada íon vai ocupando sucessivamente a posição dos outros íons.  Mas, com as diferenças seguintes:

1a –  os íons ou os elétrons não ficam encostados uns nos outros;

2a –  há duas correntes de íons; a de íons positivos num sentido, e a de íons negativos em sentido oposto (com excessão do caso dos metais em que há movimento só de elétrons e num só sentido).

Do mesmo modo que no caso do colar, esses íons não entrariam em movimento se nenhuma força atuasse neles, isto é, se não fosse cedida energia a eles.  De onde vem essa energia fornecida aos íons?  Vem de um dispositivo chamado gerador, e do qual falaremos logo mais.

Se considerarmos no circuito uma secção transversal S qualquer, e o número de íons que passam por essa secção durante certo tempo, chegaremos a duas conclusões análogas àquelas duas do caso do colar:

1a –  o número de íons que atravessam essa secção durante certo tempo é igual ao número de íons que atravessa qualquer outra secção durante o mesmo tempo.  A carga elétrica que atravessa a secção é igual a soma das cargas dos íons que atravessam-na.  Como, em um mesmo tempo, o número de íons que atravessam qualquer secção é o mesmo, concluímos que a carga elétrica que atravessa qualquer secção transversal do circuito é a mesma, durante o mesmo tempo.  Para nós é mais importante considerarmos a carga elétrica do que considerarmos o número de íons.

2a –  o número de íons que passa pela secção durante certo tempo, isto é, a carga elétrica que passa pela secção durante certo tempo, depende da energia fornecida aos íons durante o mesmo tempo.  Assim, se o gerador fornecer muita energia, o número de íons, isto é, a carga elétrica que passará pela secção transversal será grande.

Como é que o gerador fornece energia aos íons?  O gerador fornece energia aos íons por meio de um campo elétrico; ele provoca o aparecimento de um campo elétrico no interior dos condutores que formam o circuito.  As cargas elétricas dos íons, estando em um campo elétrico, ficam sujeitas a forças que põem os íons em movimento .

Evidentemente o gerador não pode criar essa energia a partir do nada.  O que ele faz é uma transformação de energia.  Ele recebe energia de certo tipo e depois a transforma em energia elétrica; em outras palavras: ele recebe certa quantidade de energia que permite que ele provoque o aparecimento do campo elétrico.

Quando o gerador transforma energia mecânica em elétrica ele é chamado gerador mecânico ou dínamo; quando transforma energia química é chamado pilha hidroelétrica; quando transforma energia térmica é chamado pilha termoelétrica, etc..  No tópico "Aplicações do efeito termoelétrico" falamos superficialmente de como funciona uma pilha termoelétrica; em eletromagnetismo, veremos como funciona um dínamo.

 

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