CIRCUITOS ELÉTRICOS

CIRCUITOS ELÉTRICOS

1. Circuito elétrico é uma ligação de dispositivos, como geradores, resistores, receptores, capacitores, indutores, etc., feita por meio de um fio condutor, que permite a passagem de cargas elétricas pelos elementos do circuito. A corrente elétrica passa pelo circuito graças à aplicação de uma diferença de potencial elétrico, produzida por uma fonte de tensão.

   • Tipos de circuitos elétricos
     • Existem circuitos elétricos simples, que são aqueles dotados de somente um dispositivo elétrico, que é conectado diretamente a um gerador por meio de fios condutores, mas também há circuitos elétricos em que há mais de um elemento, nesse caso, formando circuitos mais complexos. Esses circuitos mais complexos podem ser classificados em: circuitos em série, em paralelo ou mistos (quando há ligações em série e em paralelo no mesmo circuito).
       • Circuito elétrico em série
         • No circuito elétrico em série, os elementos são conectados no mesmo fio e só há um caminho para a passagem da corrente elétrica. Por esse motivo, a corrente elétrica é igual em todos os elementos do circuito. O mesmo não pode ser dito a respeito da tensão elétrica, que cai à medida que a corrente elétrica passa por esses elementos.
           • Circuito elétrico em paralelo
             • No circuito elétrico em paralelo, há pelo menos dois caminhos em que a corrente elétrica pode fluir. Nesse caso, todos os elementos que estão conectados em paralelo ficam submetidos à mesma tensão, no entanto a corrente que passa por cada fio depende da resistência elétrica do elemento que se encontra em cada fio. No circuito elétrico em paralelo, a corrente elétrica tem mais de um caminho para percorrer.
   • Elementos dos circuitos elétricos
     • Os circuitos elétricos podem conter uma grande quantidade de elementos variados, com funções diversas, tais como produzir calor, armazenar cargas elétricas, interromper a passagem da corrente elétrica etc. Vamos conferir alguns dos mais importantes elementos presentes nos circuitos elétricos.
       • Geradores: transformam diversas formas de energia em energia elétrica. A principal função do gerador é provocar uma diferença de potencial entre os terminais dos circuitos elétricos, de modo que a corrente elétrica possa fluir. Pilhas, baterias e tomadas são exemplos de geradores.
         • Resistores: dissipam energia elétrica exclusivamente na forma de calor. Esse fenômeno é conhecido como Efeito Joule. Quanto maior é a resistência elétrica do resistor, menor é a corrente elétrica a atravessá-lo. Panelas elétricas e chapinhas são exemplos de resistores.
           • Receptores: convertem energia elétrica em energia cinética. O ventilador, a batedeira, o liquidificador, o ar-condicionado e a geladeira são exemplos de receptores, pois, dentro deles, há um motor elétrico que produz movimento ou que comprime algum tipo de gás. O símbolo usado para representar os receptores é igual ao símbolo dos geradores, no entanto, nos receptores, a corrente elétrica sempre flui do menor potencial elétrico para o maior potencial elétrico.
             • Capacitores: armazenam cargas elétricas quando submetidos a alguma diferença de potencial. São utilizados na maior parte dos circuitos elétricos, tanto para o armazenamento de cargas quanto para estabilizar o fluxo de elétrons no circuito.
               • Dispositivos de controle: são usados para medir diferentes parâmetros do circuito, como tensão elétrica e corrente elétrica. Os amperímetros, voltímetros e multímetros são exemplos de dispositivos de controle. O multímetro é um dispositivo usado para medir tensão e corrente elétrica.
                 • Dispositivos de segurança: Fornecem um mecanismo de interrupção da corrente elétrica caso ela exceda o limite de segurança. O fusível e o disjuntor são dispositivos de segurança.

2. MAGNÉTISMO

   • ELETROMAGNETISMO
     • Eletromagnetismo é a área da física que estuda os fenômenos relacionados à eletricidade e ao magnetismo de forma unificada. Ele utiliza como base o conceito de campo eletromagnético, descrevendo a relação entre os dois campos em separados, bem como combinando-os.
       • O eletromagnetismo se baseia nos princípios de cargas elétricas e variação de fluxo magnético. As cargas elétricas em movimento geram campo magnético e a variação do fluxo magnético produz campo elétrico.
         • O campo magnético surge a partir do movimento de carga elétrica, pois ele é resultado da corrente elétrica. Além disso, ele pode resultar de uma força eletromagnética quando ela se associar a ímãs.
           • A variação do fluxo magnético resulta de um campo elétrico através da indução eletromagnética. De forma similar, a variação do campo elétrico causa um campo magnético. Uma vez que há uma relação de dependência mútua entre os campos, fala-se em campo eletromagnético.
     • Força eletromagnética
       • Trata-se da força exercida sobre as cargas elétricas por um campo magnético. É uma forma de interação que abrange os prótons e os elétrons. Por serem regidas por átomos compostos por prótons e elétrons, a força eletromagnética pode ser aplicada a quase todos os fenômenos físicos. A força eletromagnética atinge todas as outras partículas conhecidas, com exceção do gráviton e do neutrino, por isso ela não pode ser aplicada ao fenômeno da gravidade.
         • Mas no que diz respeito aos fenômenos químicos e biológicos, eles podem ser considerados como consequência do eletromagnetismo. As partículas minúsculas que compõem a luz, chamadas fótons, são as partículas mediadoras da força eletromagnética. Desse modo, qualquer corpo com carga elétrica emite e absorve as partículas responsáveis pela transmissão da força eletromagnética.
           • Ondas eletromagnéticas
             • Apresentado por Maxwell em 1864 e confirmado pelos experimentos de Heinrich Hertz, o conceito de ondas eletromagnéticas é usado para demonstrar a natureza eletromagnética da luz. As ondas eletromagnéticas não necessitam de um meio para atravessar. Produzidas por um campo elétrico e um campo magnético que se move pelo espaço, elas as compõem a radiação eletromagnética e viajam à velocidade da luz.
               • Quando uma carga elétrica se movimenta no espaço é associada a um campo elétrico e outro eletromagnético. Isso faz com que uma onda eletromagnética surja da partícula. Se não houver perturbação, essa onda se move a uma velocidade de 299.793km/s, em forma de radiação luminosa. Essa onda eletromagnética conduz uma energia correspondente à intensidade dos campos elétrico e magnético da partícula emissora, fixando, desse modo, diferentes frequências do espectro eletromagnético.
   • Magnetismo é um conjunto de fenômenos relacionados à interação entre campos magnéticos, que são as regiões do espaço que se encontram sob a influência de correntes elétricas ou dos momentos magnéticos de moléculas ou partículas elementares.
     • Magnetismo na Física
       • O magnetismo é o fenômeno físico que explica a atração entre metais e ímãs, por exemplo. Esses materiais são capazes de se atraírem mutuamente graças à disposição espacial dos vetores de momento de dipolo magnético (μ) que se encontram no interior desses materiais. O momento de dipolo magnético é um vetor que aponta em direção ao polo norte de um campo magnético. Essa grandeza é produzida quando uma carga elétrica move-se em circuito fechado. O movimento de uma carga em um circuito fechado produz um momento de dipolo magnético.
         • Alguns materiais podem se sentir atraídos ou até mesmo repelidos por outros de acordo com a forma como os seus momentos de dipolo magnético encontram-se alinhados em seu interior. Essa configuração de momentos de dipolo magnético é o que chamamos de estado de magnetização. Existem diversos estados de magnetização, como o ferromagnetismo, antiferromagnetismo, diamagnéticos e paramagnéticos. Quando tratamos de materiais que apresentam propriedades magnéticas, é comum falarmos de domínios magnéticos, que são pequenos pedaços do material onde todas as moléculas que estão próximas umas das outras têm os seus momentos magnéticos alinhados em uma única direção.
           • Quando expostos a uma fonte de campo magnético externa, como um ímã, esses materiais reagem de maneiras diferentes.
             • Materiais ferromagnéticos: Esses materiais já têm os seus domínios magnéticos alinhados, mesmo sem a presença de um campo magnético externo. Quando aproximados de um imã, são fortemente atraídos, além disso, materiais ferromagnéticos perdem sua imantação caso aquecidos acima da temperatura de Curie, uma temperatura na qual os domínios magnéticos perdem sua orientação. Exemplos: ferro, cobalto, níquel.
               • Materiais antiferromagnéticos: Diferentemente dos materiais ferromagnéticos, esses materiais são fortemente repelidos por campos magnéticos externos. Exemplos: manganês, cromo.
                 • Materiais diamagnéticos: Nesses materiais, os domínios magnéticos encontram-se livres para girar na presença de um campo magnético, no entanto, os momentos de dipolo magnético desse material alinham-se de forma oposta ao campo magnético externo e, portanto, são repelidos pelos ímãs. Exemplos: cobre, prata.
                   • Materiais paramagnéticos: Nos materiais paramagnéticos, os domínios magnéticos encontram-se naturalmente desorientados. Na presença de um campo magnético externo, podem alinhar-se, sendo levemente atraídos pelos ímãs, enquanto houver proximidade entre eles. Exemplos: alumínio, magnésio.