O que é eletricidade?

Eletricidade é a parte da física que estuda fenômenos originados a partir do fluxo de cargas elétricas, como por exemplo, eletrodinâmica e eletromagnetismo. Nesse texto veremos os principais conceitos da eletricidade.

A eletricidade está presente a todo tempo ao nosso redor e até em nós mesmos. Na natureza a eletricidade pode ser observada no relâmpago, uma grande descarga elétrica produzida quando se forma uma enorme tensão entre duas regiões da atmosfera.

No corpo humano também observamos a eletricidade: impulsos elétricos do olho para o cérebro. Nas células da retina existem substâncias químicas que são sensíveis à luz, quando uma imagem se forma na retina estas substâncias produzem impulsos elétricos que são transmitidos ao cérebro.

Como e onde surgiu a eletricidade?

Na Grécia antiga, por volta de 600 a.C., Tales de Mileto fez algumas experiências com uma barra de âmbar (resina sólida fossilizada proveniente das árvores). Ele descobriu que, quando atritada com a pele de animal, a barra de âmbar adquire a propriedade de atrair pequenos pedaços de palha.

A palavra eletricidade se origina do vocábulo elektron, nome grego do âmbar. Apesar das descobertas feitas pelos gregos, a eletricidade só teve seus conhecimentos sistematizados a partir da segunda metade do século XVIII.

Eletricidade pode ser entendida como sendo o fenômeno resultante da interação das partículas que formam a matéria, em especial os elétrons. Para entender melhor o conceito de eletricidade elaborei um pequeno resumo neste post, se você desejar se aprofundar em um dos tópicos basta clicar no subtítulo.

Benjamin Franklin é um dos nomes mais conhecidos na eletricidade, pois realizou vários trabalhos no nesta área da física. Seu experimento mais famoso, e um dos experimentos científicos mais conhecidos, consistiu em empinar uma pipa em meio a uma tempestade para constatar que os raios tinham propriedades elétricas. Franklin empinou a pipa com um longo fio condutor e, amarrando na ponta final do fio um capacitor, ele demonstrou que estava correto quando o mesmo foi carregado. Franklin também teria utilizado uma chave no cordão da pipa, assim, observou faíscas quando a esta sofria a ação dos raios. A partir deste experimento Benjamin Franklin desenvolveu o pára-raios, acredito que a mais famosa de suas invenções.

Qual é o conceito de eletricidade?

A eletricidade é a parte da física que estuda os fenômenos relacionados ao fluxo de cargas elétricas.

O que muitos estão acostumados a chamar de eletricidade na verdade é a corrente elétrica. A corrente elétrica é o movimento ordenado dos elétrons em um condutor. É essa corrente nos circuitos energizados que provoca o choque.

Quais os principais conceitos estudados pela eletricidade?

Abaixo temos uma lista com os principais conceitos estudados dentro da eletricidade:

O átomo: elétrons prótons e nêutrons

A matéria é formada de pequenas partículas, os átomos e estes são formados por partículas elementares, sendo as principais os prótons, os elétrons e os nêutrons. Os prótons e nêutrons são formados por quarks. Entender esta estrutura é o primeiro passo para entender a eletricidade.

Eletrização, condutores e isolantes.

Chamamos de condutores os corpos onde as partículas portadoras de carga elétrica conseguem se mover sem dificuldade, os corpos onde isso não acontece chamamos de isolantes.

A eletrização é um fenômeno importante na eletricidade. Quando um corpo ganha elétrons dizemos que ele foi eletrizado negativamente, pois o número de elétrons no corpo é maior que o número de prótons no mesmo. E quando um corpo perde elétrons o número de prótons no corpo é maior que o de elétrons, então, dizemos que o corpo está positivamente eletrizado.

Eletrização por atrito

Na eletrização por atrito os corpos atritados ficam com cargas elétricas opostas, como por exemplo, o pedaço de flanela com cargas positivas e o bastão de vidro com cargas negativas.

Eletrização por contato

Na eletrização por contato os corpos ficam com a mesma distribuição superficial de cargas elétricas. Isto significa que se os corpos forem idênticos, eles terão a mesma carga elétrica.

Eletrização por indução

Dois corpos, A e B, sendo A positivamente eletrizado e B um corpo eletricamente neutro, são colocados próximos um do outro sem haver contato.
As cargas positivas de A atraem as cargas negativas de B. Se aterrarmos o corpo B, as cargas elétricas negativas da terra vão se deslocar para o corpo B. Retirando o condutor que aterra o corpo B e só depois afastar o corpo A. Observamos então que o corpo B ficou negativamente eletrizado.

Carga elétrica

No núcleo do átomo estão os prótons e os nêutrons, e girando em torno deste núcleo estão os elétrons. Um próton em presença de outro próton se repele, o mesmo ocorre com os elétrons, mas entre um próton e um elétron existe uma força de atração, como no exemplo do âmbar e da palha. Desta maneira, atribuímos ao próton e ao elétron uma propriedade física denominada carga elétrica.

Lei de Coulomb

Outra contribuição para a Eletricidade foi dada por Coulomb. Charles Augustin Coulomb desenvolveu uma teoria que chamamos hoje de Lei de Coulomb. Ele estudou a força de interação entre as partículas eletrizadas, sabemos hoje que as partículas de mesmo sinal se repelem e as de sinais opostos se atraem.

Tensão elétrica e difereça de potencial (ddp)

Considere um aparelho que mantenha uma falta de elétrons e uma de suas extremidades e na outra um excesso. Este aparelho é chamado gerador e pode ser uma pilha comum. A falta de elétrons em um pólo e o excesso em outro origina uma diferença de potencial (d.d.p.).

Corrente elétrica

Se um condutor é ligado aos pólos do gerador os elétrons do pólo negativo se movimentam ordenadamente para o pólo positivo, esse movimento ordenado dos elétrons é denominado corrente elétrica. Muitas vezes a corrente elétrica é confundida com o termo eletricidade.

O Efeito Joule

Quando um condutor é aquecido ao ser percorrido por uma corrente elétrica, ocorre uma transformação de Energia Elétrica em Energia Térmica. Este fenômeno é conhecido como Efeito Joule, em homenagem ao Físico Britânico James Prescott Joule (1818-1889).

Resistência Elétrica

A dificuldade que alguns materiais apresentam à passagem da corrente elétrica é expressa por uma grandeza física chamada resistência elétrica.

Resistor

Os resistores são dispositivos cujas principais funções são: dificultar a passagem da corrente elétrica e, transformar Energia Elétrica em Energia Térmica por Efeito Joule. Entendemos a dificuldade que os resistores apresentam à passagem da corrente elétrica como sendo resistência elétrica. O material mais comum na fabricação dos resistores é o carbono.

Associação de Resistores

Em nosso dia-a-dia utilizamos vários aparelhos elétricos onde são empregados circuitos com dois ou mais resistores. Em muitos destes circuitos, um único resistor deve ser percorrido por uma corrente elétrica maior que a suportada, e nestes casos utiliza-se uma associação de resistores. Em outras aplicações vários resistores são ligados um em seguida do outro para obter o circuito desejado, como é o caso das lâmpadas decorativas de natal.

A Primeira Lei de Ohm

A primeira Lei de Ohm afirma que, ao percorrer um resistor (R) a corrente elétrica (i) é diretamente proporcional à tensão (U).
U = R. i

A resistência elétrica e as dimensões do condutor

George Ohm realizou diversos experimentos envolvendo a eletricidade. Muitos destes experimentos estavam relacionados à resistência elétrica, e nestes, ele verificou que a resistência (R) de um resistor é diretamente proporcional ao comprimento (l) do resistor, inversamente proporcional à área da secção transversal (A) e depende do material do qual o resistor é feito. Esta relação é conhecida como a Segunda Lei de Ohm.

Energia Elétrica

A Energia Elétrica pode ser definida como a capacidade de trabalho de uma corrente elétrica. Como toda Energia é a propriedade de um sistema que permite a realização de trabalho. Ela é obtida através de várias formas. Logo, o que chamamos de “eletricidade” pode ser entendido como Energia Elétrica se no fenômeno descrito, a eletricidade realiza de trabalho por meio de cargas elétricas.

Gerador

O gerador é um mecanismo que transforma energia mecânica, química ou outra forma de energia em energia elétrica. O gerador elétrico mais comum é o dínamo (gerador de corrente contínua) de bicicleta, que já estudamos em “como funciona um dínamo”.

Experimento de eletricidade

Se você está procurando um experimento de eletricidade para fazer. Nesse vídeo coloquei um conteúdo completo sobre o Efeito Joule com um experimento bem simples para você fazer.