Resumo sobre Eletrodinâmica: aprenda o que é e conheça seus principais conceitos!

Esse assunto é novo para você? Vai fazer a prova do Enem e precisa saber mais sobre o tema? Então confira o nosso resumo sobre eletrodinâmica.

O que é eletrodinâmica?

Eletrodinâmica é o ramo da Física que se ocupa com o estudo do movimento das cargas elétricas. Através dela, é possível compreender o funcionamento dos diversos aparelhos elétricos.

A diferença de potencial entre dois pontos de um meio condutor resulta na movimentação dessas cargas. 

A corrente elétrica é uma das grandezas mais importantes da eletrodinâmica. A facilidade de condução de uma corrente elétrica é determinada pelo meio.

Conceitos da eletrodinâmica

Os principais conceitos estudados pela eletrodinâmica são: condutores e isolantes, corrente elétrica, resistência elétrica, resistividade, efeito Joule e potência elétrica.

Condutores e isolantes

Existem materiais que conduzem a corrente elétrica e outros que impedem a condução. Os materiais que conduzem a corrente elétrica com facilidade são denominados condutores. São materiais que possuem uma quantidade grande de elétrons livres. 

Por serem livres esses, elétrons podem ser conduzidos com facilidade quando uma diferença de potencial é aplicada a eles. O cobre, o ouro e a platina são exemplos de bons condutores de cargas elétricas.

Em contrapartida, aqueles que impedem a condução da corrente elétrica são chamados de isolantes. Ao contrário dos condutores, esses materiais possuem elétrons ligados ao núcleo atômico. Desse modo, não há facilidade pra conduzi-los. A borracha, a cerâmica, o silicone e o vidro são exemplos de materiais isolantes.

Corrente elétrica

Entende-se por corrente elétrica a movimentação das cargas. Pra se calcular a corrente elétrica utiliza-se a quantidade de carga que atravessa um condutor a cada segundo. Pra se medir a corrente elétrica no Sistema Internacional é usada uma unidade chamada ampére.

Nos materiais condutores, as partículas possuem carga elétrica negativa com módulo igual a 1,6.10-19C. Conhecida como elétrica fundamental.

Resistência elétrica

A resistência elétrica é determinante pra intensidade da corrente elétrica. Os corpos que possuem resistência elétrica constante e que não dependem da tensão que possa ser aplicada a eles são denominados ôhmicos. Eles recebem esse nome porque obedecem à 1ª Lei de Ohm.

Fatores geométricos, como comprimento e área transversal dos condutores determinam a resistência elétrica. A 2ª Lei de Ohm explicita essa questão.

Resistividade

A resistividade é representada pelo símbolo p. Ela é uma propriedade macroscópica do material. Um corpo com maior resistividade possui também maior resistência elétrica. Sendo assim, os materiais condutores possuem menor resistência.

Efeito Joule

O efeito Joule acontece quando a condução de uma corrente elétrica provoca aquecimento. Nesse fenômeno, uma parte da energia elétrica é transformada em energia térmica. O processo de aquecimento que ocorre em chuveiros, torneiras elétricas, aquecedores e panelas elétricas são exemplos do efeito Joule. 

A quantidade de energia elétrica transformada em energia térmica é calculada utilizando as grandezas: resistência, corrente elétrica e intervalo de tempo. 

Potência elétrica

Através da potência elétrica, é possível saber a quantidade de energia elétrica convertida em energia térmica. Portanto, potência é a grandeza utilizada pra medir a transferência de energia. A unidade usada pra representar a potência é o watt.

A eletrodinâmica nas provas do Enem

A eletrodinâmica é um assunto bastante abordado nas provas do Exame Nacional do Ensino Médio (ENEM).

Portanto, é fundamental que todo estudante que deseja obter sucesso nesse exame foque em alguns tópicos como primeira e segunda Lei de Ohm, associação de resistores, geradores elétricos e potência elétrica.

Assim como, a resolução de exercícios os estudantes precisam entender a parte teórica dos conteúdos. 

Anteriormente, as questões do ENEM já envolveram temas como:

• máquinas térmicas;
• princípio de funcionamento e eficiência;
• leis da termodinâmica;
• entropia.

Fórmulas de termodinâmica

A seguir, apresentaremos algumas fórmulas importantes pra resolução de exercícios de termodinâmica.

Corrente elétrica

i = ΔQ / Δt

i – corrente elétrica (A)

ΔQ – carga elétrica (C)

Δt – intervalo de tempo (s)

n – número de elétrons

e – carga elétrica fundamental (1,6.10-19 C)

Resistência elétrica

U = R . i

U – tensão elétrica (V)

R – resistência elétrica (Ω)

R = ρL / A

L – comprimento do corpo (m)

A – área transversal (m²)

ρ – resistividade (Ω.m)

Potência elétrica

P = U . i
P = r . i²
P = U²/r

P – potência elétrica (W)

r – resistência elétrica ( Ω)

E aí? Entendido até aqui? 

Agora que você chegou até esse trecho do artigo, que tal resolver alguns exercícios sobre termodinâmica e testar seus conhecimentos?

Assista também o vídeo do nosso canal sobre Eletrodinâmica

Exercícios sobre Eletrodinâmica

Questão 1

Calcule a energia necessária para que 3 pessoas possam tomar 2 banhos de 20 minutos, durante um mês, utilizando um chuveiro que possui potência de 4.000W. Sua resposta deve ser em Kwh. Após calcular a quantidade de energia, assinale a alternativa certa.

1. 150
2. 266
3. 145
4. 240
5. 75

Questão 2

Lâmpadas fluorescentes consomem menos energia que as incandescentes. Calcule qual a economia de energia se ambas permanecem ligadas durante 5 horas.

Dados:

Potência de uma lâmpada fluorescente – 15W

Potência de uma lâmpada incandescente – 60W

Assinale a alternativa certa.

1. 0,225 Kwh
2. 0,30 Kwh
3. 2,25 Kwh
4. 0,03 Kwh
5. 0,3 Kwh

Questão 3

No circuito representado abaixo, a bateria é ideal e a intensidade de corrente i1 é igual a 1,5A. Qual é o valor da força eletromotriz E da bateria?

No circuito representado abaixo, a bateria é ideal e a intensidade de corrente i₁ é igual a 1,5A.

Gabarito

1. Fórmula para o cálculo – E = P x t

Três pessoas tomando dois banhos cada uma totalizam 120 minutos de uso chuveiro, ou seja, 2 horas, inserindo os dados da fórmula, temos:

E= 4.000 X 2 X 30 = 266 Kwh

Portanto, se você assinalou a alternativa B no exercício 1, você acertou.

2. Fórmula para o cálculo – E = P x t

Ao dividir as potências por 1.000 para transformar em Kw, temos:

Lâmpada fluorescente – 0,015

Lâmpada incandescente – 0,060

Inserindo os dados na fórmula:

Lâmpada fluorescente – 0,015 x 5 = 0,075

Lâmpada incandescente – 0,060 X 5 = 0,3

Diferença de consumo – 0,3 – 0,075 = 0,225

Portanto, se você assinalou a alternativa A no exercício 2, você acertou.

3. Primeiro temos que saber que as resistências de 5 e 8 estão em curto, logo não contarão…

A ddp da resistência de 12 e 4 são as mesmas, então:

Rx i1 = Rx i2

12 x i1 = 4 x i2          i1 = 1,5A

i2 = 12 x 1,5 / 4 = 4,5 A

Assim, a corrente total é 4,5 + 1,5 = 6A

A resistência equivalente de 12 e 4 é:

12 x 4/16 = 3 Ohms

Resistência total = 3 +2 = 5

U= R x I

U = 6 x 5 = 30 Volts

Agora que você está chegando ao final deste artigo, que tal aprofundar os seus conhecimentos na área da eletrodinâmica e em outros campos da Física? 

Confira o preparatório para o Enem da Descomplica!