Eletricidade: A História desde As Descobertas De Thales De Mileto Até A Era Moderna
A eletricidade possui uma história cheia de descobertas incríveis, experimentos malucos e muitas faíscas brilhantes. Vamos viajar juntos nessa história eletrizante?
Por volta de 600 a.C, o filósofo grego Thales de Mileto descobriu que, ao esfregar âmbar em pele de animal, o âmbar ficava carregado de eletricidade estática. Quem diria que um simples atrito poderia criar tanta energia?
No século XVI o cientista inglês William Gilbert cunhou o termo “eletricidade” e descobriu que outras substâncias além do âmbar também podiam ficar carregadas de energia elétrica.
Veio Benjamin Franklin, aquele gênio de óculos e cabelos brancos que inventou o para-raios e descobriu que raios são descargas elétricas gigantescas. Foi ele quem cunhou o termo “carga elétrica”, que até hoje é usado pelos cientistas.
No final do século XVIII, Alessandro Volta criou a primeira bateria elétrica, que funcionava com discos de cobre e zinco empilhados. A partir daí, começaram a surgir os primeiros motores elétricos e geradores de energia, que mudariam para sempre a forma como vivemos.
No século XIX, Georg Simon Ohm demonstrou que existe uma relação entre a corrente elétrica, tensão elétrica e resistência elétrica.
Faraday também explicou como o magnetismo e a eletricidade estão interligados. Foi uma época de avanços incríveis na área da eletricidade, e que nos levou até a era moderna.
Eletricidade: Conceitos fundamentais
A eletricidade está diretamente relacionada com as partículas subatômicas (partículas que compões os átomos).
Essas partículas armazenam cargas elétricas e são essas cargas que fazem a eletricidade funcionar.
Quando as cargas elétricas se movem de maniera ordenada, elas geram uma corrente elétrica, que é como a eletricidade é transmitida. É isso que faz as luzes acenderem, os motores girarem e os nossos gadgets funcionarem.
Lei de Coulomb
A Lei de Coulomb é basicamente uma regra que diz como as cargas elétricas interagem entre si. Ela foi descoberta por um cientista chamado Charles-Augustin de Coulomb.
Simplificando: a Lei de Coulomb diz que as cargas elétricas com cargas opostas se atraem e as cargas elétricas com a mesma carga se repelem. É como se fosse a regra número um do livro de etiqueta das partículas carregadas!
Além disso, a Lei de Coulomb também nos diz que a força da atração ou repulsão entre as cargas elétricas depende da magnitude das cargas e da distância entre elas. Ou seja, quanto maiores as cargas, maior a força entre elas, e quanto mais perto elas estiverem, maior a força também.
Campo elétrico
O campo elétrico é basicamente uma área ao redor de uma carga elétrica, onde outras cargas elétricas vão sentir uma força elétrica. É como se fosse uma zona de influência elétrica da carga, onde as partículas elétricas dançam ao som da eletricidade!
O campo elétrico é invisível, mas pode ser detectado usando uma carga de teste. É como se fosse um detetive elétrico, que consegue sentir a presença do campo elétrico mesmo que ele seja invisível aos olhos!
O conceito do campo elétrico é usado em muitas coisas, desde detectores de metais até raios-X!
Potencial elétrico
Basicamente, o potencial elétrico é uma grandeza que indica a capacidade que um determinado ponto tem de exercer uma força elétrica sobre uma carga de prova. Pensa assim, se a carga de prova é positiva, ela vai ser atraída por pontos com potencial elétrico negativo e repelida por pontos com potencial elétrico positivo.
O potencial elétrico é medido em volts, que é a unidade que representa a relação entre a energia elétrica e a carga elétrica.
Mas o mais importante é saber que o potencial elétrico é uma grandeza que ajuda a gente a entender o comportamento das cargas elétricas em um campo elétrico. E isso é muito útil em várias áreas, como na eletrônica, na física das partículas, na engenharia elétrica e por aí vai.
Grandezas Elétricas
Existem diversas grandezas elétricas que são fundamentais para entender e analisar circuitos elétricos. Neste artigo, vamos falar sobre as principais delas.
- Tensão Elétrica (ou Diferença de Potencial)
A tensão elétrica, também conhecida como diferença de potencial, é a grandeza que mede a diferença de potencial elétrico entre dois pontos de um circuito elétrico. É medida em volts (V) e é representada pela letra U ou V.
A tensão elétrica é responsável por “empurrar” os elétrons através do circuito elétrico, gerando uma corrente elétrica. É importante lembrar que a tensão elétrica é sempre medida entre dois pontos do circuito, e não em um único ponto.
- Corrente Elétrica
A corrente elétrica é a grandeza que mede a quantidade de elétrons que passa por um ponto de um circuito elétrico em um determinado intervalo de tempo. É medida em amperes (A) e é representada pela letra I.
A corrente elétrica é gerada pela diferença de potencial elétrico, ou seja, pela tensão elétrica. Ela é responsável pelo funcionamento de diversos dispositivos elétricos, como lâmpadas, motores elétricos e computadores.
- Resistência Elétrica
A resistência elétrica é a grandeza que mede a dificuldade que um material apresenta para a passagem da corrente elétrica. É medida em ohms (Ω) e é representada pela letra R.
A resistência elétrica é determinada pelo material que compõe o dispositivo elétrico, bem como pelas suas dimensões e temperatura. A Lei de Ohm, que relaciona a tensão elétrica, a corrente elétrica e a resistência elétrica, é uma das leis fundamentais da eletricidade e é muito importante para o estudo de circuitos elétricos.
- Potência Elétrica
A potência elétrica é a grandeza que mede a taxa de transferência de energia elétrica em um circuito elétrico. É medida em watts (W) e é representada pela letra P.
A potência elétrica é calculada multiplicando-se a tensão elétrica pela corrente elétrica. Ela é importante para o cálculo da eficiência energética de dispositivos elétricos, bem como para o dimensionamento de fontes de energia elétrica, como geradores e baterias.
Circuitos elétricos
Existem basicamente três tipos de circuitos elétricos: circuitos em série, circuitos em paralelo e circuitos mistos.
Os circuitos em série são compostos por um caminho único de corrente elétrica, em que os componentes são conectados em sequência. Em outras palavras, o final de um componente está conectado ao início do componente seguinte e assim sucessivamente. Nesse tipo de circuito, a corrente elétrica é a mesma em todos os componentes, mas a tensão é dividida entre eles. Isso significa que, se um componente falhar, o circuito inteiro será interrompido.
Já os circuitos em paralelo são compostos por dois ou mais caminhos independentes de corrente elétrica. Os componentes são conectados lado a lado e cada um é conectado diretamente à fonte de energia. Nesse tipo de circuito, a tensão é a mesma em todos os componentes, mas a corrente elétrica é dividida entre eles. Dessa forma, se um componente falhar, os demais continuarão funcionando.
Por fim, temos os circuitos mistos, que são uma combinação de circuitos em série e em paralelo. Nesse tipo de circuito, alguns componentes são conectados em série e outros em paralelo, criando caminhos independentes para a corrente elétrica.
Na imagem acima, os resistores R1 e R2 estão em série, já os resisotres R3 e R4 estão em paralelo e o circuito composto por resistores em série e paralelo é denominado circuito misto, como no exemplo acima.
Componentes de um circuito elétrico
São elementos que compõem o sistema interconectado que permite a passagem de corrente elétrica. Esses componentes incluem fontes de energia elétrica, condutores, resistores, capacitores, diodos, transistores, entre outros.
As fontes de energia elétrica podem ser baterias, geradores ou fontes de alimentação. Elas fornecem a energia necessária para que a corrente elétrica flua pelo circuito.
Os condutores são elementos que permitem a passagem de corrente elétrica, como fios de cobre ou alumínio, cabos e placas de circuito impresso.
Os resistores são componentes que limitam a passagem de corrente elétrica, gerando uma queda de tensão elétrica. Eles podem ser fixos ou variáveis, dependendo da sua função no circuito.
Os capacitores são componentes que armazenam cargas elétricas, permitindo o armazenamento de energia elétrica no circuito.
Os diodos são componentes que permitem a passagem de corrente elétrica em apenas uma direção, bloqueando a passagem em sentido contrário.
Os indutores são componentes que armazenam energia em um campo magnético quando uma corrente elétrica passa através deles.
Cada um desses componentes desempenha uma função específica no circuito elétrico, permitindo o controle da passagem de corrente elétrica e a geração de diferentes efeitos elétricos, como iluminação, movimento, som, entre outros.
Lei de Ohm
A Lei de Ohm é uma das leis mais fundamentais da eletricidade e é usada para entender como a corrente elétrica flui através de um circuito elétrico. Foi descoberta pelo físico alemão Georg Simon Ohm, em 1827, e é uma das leis mais importantes na engenharia elétrica e eletrônica.
Ela demonstra uma relação matemática simples que descreve a relação entre a corrente elétrica, a tensão elétrica e a resistência elétrica em um circuito elétrico. Ela estabelece que a corrente elétrica que flui através de um circuito é diretamente proporcional à tensão elétrica aplicada ao circuito e inversamente proporcional à resistência elétrica do circuito.
Matematicamente, a Lei de Ohm pode ser expressa da seguinte maneira:
Matematicamente, a Lei de Ohm pode ser expressa da seguinte maneira:
Onde:
I é a corrente elétrica em Ampères (A)
V é a tensão elétrica em Volts (V)
R é a resistência elétrica em Ohms (Ω)
Essa equação mostra que, para uma dada tensão elétrica aplicada ao circuito, a corrente elétrica que flui através dele é diretamente proporcional à resistência elétrica do circuito. Ou seja, quanto maior a resistência elétrica, menor será a corrente elétrica que flui pelo circuito.
Leis de Kirchhoff
A Lei de Kirchhoff é uma das leis fundamentais da eletricidade e é usada para entender como a corrente elétrica flui em um circuito elétrico. Ela foi descoberta pelo físico alemão Gustav Kirchhoff em 1845 e é uma das leis mais importantes na engenharia elétrica e eletrônica.
Ela descreve a conservação da carga elétrica e da energia em um circuito elétrico. Ela estabelece que a soma das correntes elétricas que entram em um nó de um circuito elétrico é igual à soma das correntes elétricas que saem desse nó. Além disso, ela estabelece que a soma das quedas de tensão elétrica ao longo de um circuito elétrico fechado é igual à soma das tensões elétricas aplicadas a esse circuito.
Existem duas leis de Kirchhoff: a Lei de Kirchhoff das Correntes (ou LKC) e a Lei de Kirchhoff das Tensões (ou LKT).
A Lei de Kirchhoff das Correntes estabelece que a soma das correntes elétricas que entram em um nó de um circuito elétrico é igual à soma das correntes elétricas que saem desse nó. Matematicamente, podemos expressar isso da seguinte maneira:
Onde:
— soma das correntes elétricas que entram e saem do nó.
A Lei de Kirchhoff das Tensões estabelece que a soma das quedas de tensão elétrica ao longo de um circuito elétrico fechado é igual à soma das tensões elétricas aplicadas a esse circuito. Matematicamente, podemos expressar isso da seguinte maneira:
Onde:
— soma das correntes elétricas que entram e saem do nó.
