Curso de Eletrônica – O que é Eletricidade

O que é Eletricidade?

Traduzido e adaptado com permissão de Sparkfun.

Início

A eletricidade nos rodeia – tecnologias como telefones celulares, computadores, lâmpadas, aparelhos de ar-condicionado e vídeo-games funcionam à base de energia elétrica. É quase impossível não depender da eletricidade em nosso mundo moderno. E, mesmo que você consiga se “desplugar”, a eletricidade ainda é encontrada na natureza, desde os raios em uma tempestade até os sinais elétricos nas sinapses em nossos neurônios. Mas, o que exatamente é a eletricidade? Bem, está é uma questão um tanto quanto complicada, e quanto mais nos aprofundamos no assunto, mais questões vão surgindo – e na verdade, não há uma resposta definitiva, apenas representações abstratas de como a eletricidade interage com o meio ao nosso redor.

Animação: Relâmpagos

 

A Eletricidade é um fenômeno natural que ocorre na natureza e se apresenta de muitas formas diferentes. Vamos nos focar neste tutorial na noção de Corrente Elétrica, o fenômeno que alimenta nossos equipamentos eletro-eletrônicos. Vamos tentar entender como a eletricidade flui de uma fonte de energia através de fios, acendendo LEDs, acionando motores e alimentando nossos dispositivos de comunicação.

A Eletricidade é definida sucintamente como o fluxo de cargas elétricas, mas há muito mais por trás dessa simples declaração. De onde as cargas vem? Como elas se movem? Para onde vão? Como uma carga elétrica provoca movimento mecânico, ou produz luz? São muitas as questões a serem respondidas, e para começar vamos precisar analisar o que ocorre em nível atômico na matéria, estudando um pouco sobre os átomos que constituem basicamente tudo com o que nós interagimos na vida.

Portanto, vamos falar um pouco sobre física básica, abordando conceitos como força, energia, átomos, partículas atômicas e campos. Não nos aprofundaremos em demasia nesses assuntos, e caso você queira conhecer mais a respeito deverá consultar outras fontes – como as que citaremos no final do artigo.

Átomos

Para entender os fundamentos da eletricidade, precisamos primeiramente entender os átomos, que são blocos fundamentais de construção da matéria. Os átomos se apresentam em diferentes formas nos elementos químicos, como hidrogênio, oxigênio, ferro e cobre. Os átomos de muitos tipos podem se combinar para formar moléculas, as quais constituem a matéria que nós podemos ver e tocar fisicamente.

Os átomos são muito, mas muito pequenos, com no máximo cerca de 300 pm (picômetros) de tamanho (3 x 10-10 ou 0.0000000003 metros!). Uma moedinha de cinco centavos pode ter cerca de 3,2 x 1022 átomos (32.000.000.000.000.000.000.000 de átomos) de metal em sua constituição.

Porém, mesmo o átomo não é pequeno o suficiente para explicar como funciona a eletricidade. Precisamos mergulhar mais a fundo e observar os blocos de construção dos próprios átomos, que são as partículas subatômicas – em nosso caso, prótons, elétrons e nêutrons.

Blocos de construção dos Átomos

Um átomo é “construído” com uma combinação de três partículas distintas: prótons, elétrons e nêutrons. Cada átomo possui um núcleo central, onde os prótons e os nêutrons se localiza, densamente unidos. Rodeando o núcleo encontramos grupos de elétrons em órbita, uma região chamada de “eletrosfera”. Veja um modelo conceitual simples de átomo na figura a seguir:

Curso de Eletrônica: Modelo de um átomo

Um modelo de átomo muito simplificado. Não está em escala, mas é útil para entender como um átomo é constituído. Um núcleo central de prótons e nêutrons é rodeado por elétrons em órbita (a exceção é o átomo de hidrogênio, que não possui nêutrons).

 

Todo átomo tem ao menos um próton em seu núcleo. O número de prótons no átomo é importante, porque ele define que elemento químico o átomo representa. Por exemplo, um átomo com apenas um próton é o hidrogênio, um átomo com 29 prótons é o cobre, e um átomo com 79 prótons é o ouro. Esta contagem do número de prótons é conhecida como o Número Atômico do átomo.

Os nêutrons no núcleo servem a um propósito muito importante: eles mantém os prótons unidos no núcleo e deterinam o isótopo do átomo. Mas os nêutrons não são importantes em nosso estudo sobre eletricidade, de modo que não falaremos sobre eles neste tutorial.

Já os elétrons são críticos para o funcionamento da eletricidade – aliás, a própria palavra eletricidade é derivada de elétron. Em sua forma mais estável, um átomo terá o mesmo número de elétrons e de prótons, sendo então um átomo neutro. De acordo com o modelo atômico de Bohr mostrado abaixo, um núcleo com 29 prótons é rodeado por exatos 29 elétrons:

Curso de Eletrônica - Modelo de átomo de cobre

O modelo atômico de Bohr é um modelo muito útil para nossos estudos sobre eletricidade.

 

Os elétrons não ficam presos eternamente aos átomos. Os elétrons na órbita (“camada”) mais externa do átomo são chamados de elétrons de valência. Se houver força externa suficiente, um elétron da camada de valência pode escapar da órbita do átomo e se tornar livre. Elétrons livres nos permitem movimentar cargas, o que é o preceito fundamental da eletricidade. Vamos falar então sobre as Cargas Elétricas

Cargas Circulantes

Como mencionamos anteriormente, a eletricidade é definida como o fluxo de cargas elétricas. Carga é uma propriedade da matéria, assim como massa, volume ou densidade. Podemos medir as cargas elétricas, determinando a quantidade de cargas que um corpo possui. E um outro conceito chave no entendimento das cargas elétricas é que elas existem em dois tipos: positivas (+) ou negativas (-).

Para que possamos mover as cargas necessitamos de portadores de carga, e eles são os elétrons. Os elétrons carregam uma carga negativa (por convenção), enquanto os prótons possuem carga positiva. Já o nêutrons não possuem carga – são “neutros”. Os elétrons e os prótons carregam a mesma quantidade de carga – apenas o tipo é diferente.

Eletrônica - Elétron, próton e nêutron em um átomo

Um átomo de lítio.

 

As cargas dos elétrons e dos prótons são importantes, pois elas nos fornecem meios de exercer força sobre elas: a Força Eletrostática.

Força Eletrostática

A Força Eletrostática, também conhecida como Lei de Coulomb, é uma força que opera entre cargas. Cargas do mesmo tipo se repelem mutuamente, enquanto cargas de tipos opostos se atraem.

Eletrônica - Atração e repulsão

A quantidade de força que age sobre duas cargas depende da distância entre elas. Quanto mais próximas duas cargas estiverem entre si, maior a força, tanto de atração, quanto de repulsão.

Graças à força eletrostática, os elétrons “empurrarão” outros elétrons e serão atraídos por prótons. Esta força é parte da “cola” que mantém os átomos unidos, e é também a força que precisamos para fazer como que os elétrons e, consequentemente, as cargas possam fluir.

Fazendo com que as cargas circulem

Os elétrons nos átomos podem agir como portadores de carga, porque cada elétron carrega uma carga negativa. Se pudermos libertar um elétron de um átomo e forçá-lo a se mover, poderemos criar eletricidade.

Considere o modelo atômico de um átomo de cobre, m dos melhores materiais para carregar cargas elétricas. Em seu estado estável, o cobre possui 29 prótons em seu núcleo e um número igual de elétrons orbitando ao redor desse núcleo. Os elétrons orbitam em distâncias variáveis do núcleo do átomo, e elétrons mais próximos ao núcleo sofrem uma força de atração muito maior do que os elétrons posicionados em órbitas mais distantes. Os elétrons mais externos de um átomo são chamados de elétrons de valência, e requerem pouca força para se libertarem do átomo em questão.

Eletrônica - Elétron de valência em um átomo

Diagrama de um átomo de cobre: 29 prótons no núcleo, rodeados por camadas de elétrons em circulação. Os elétrons mais próximos do núcleo são muito difíceis de remover enquanto os elétrons de valência, na camada externa precisam de pouca energia para serem ejetados do átomo.

 

Usando força eletrostática suficiente nos elétrons de valência – tanto “empurrando” com uma outra carga negativa quanto “puxando” com uma carga posistiva – podemos ejetar o elétron da órbita ao redor do átomo, criando assim um elétron livre.

Consideremos agora um fio de cobre: matéria preenchida com incontáveis átomos de cobre (na verdade, podemos contá-los!). Enquanto nosso elétron livre flutua no espaço entre os átomos, ele é empurrado e puxado pelas cargas ao redor daquele espaço. Neste caos o elétron livre irá eventualmente encontrar um outro átomo para se acomodar; desta forma, a carga negativa deste elétron irá ejetar outro elétron da camada de valência do átomo. Agora temos um novo elétron vagando pelo espaço livre, eventualmente agindo como o anterior. Este efeito em cadeia pode continuar indefinidamente e criar um fluxo de elétrons denominado Corrente Elétrica.

Curso de Eletrônica - Corrente Elétrica

Um modelo muito simplificado de cargas fluindo através de átomos e constituindo uma corrente elétrica.

 

Condutividade

Alguns tipos de átomos elementares são mais eficientes do que outros na tarefa de libertar seus elétrons. Para obter o melhor fluxo possível de elétrons nós precisamos usar átomos que não “prendam” os elétrons da camada de valência com muita força. A condutividade de um elemento mede o quão fortemente unido um elétron está a um átomo.

Elementos que possuem alta condutividade, com elétrons de alta mobilidade, são chamados de Condutores. Estes são os tipos de materiais que usamos para fazer fios e outros componentes que auxiliam no fluxo de elétrons. Metais como cobre, prata e ouro são geralmente as melhores escolhas para bons condutores.

Já elementos com baixa condutividade são chamados de Isolantes. Os isolantes servem a um propósito muito importante: impedir o fluxo de elétrons. Isolantes comuns são o vidro, borracha, plástico e o ar.

Eletricidade Estática e Dinâmica

Há duas formas que a eletricidade pode assumir: estática ou dinâmica. Quando trabalhamos com eletrônica, é muito mais comuns lidarmos com eletricidade dinâmica, mas é importante que tenhamos uma boa compreensão sobre eletricidade estática também.

Eletricidade Estática

A eletricidade estática existe quando há um acúmulo de cargas opostas em objetos separados por um isolante. Ela existe até que os grupos de cargas opostas possam encontrar um caminho entre si para balancear o sistema.

Eletricidade Estática - Isolantes

Quando as cargas encontram um meio de se igualarem, uma descarga eletrostática ocorre. A atração das cargas se torna tão grande que elas podem fluir através até mesmo dos melhores isolantes. Descargas eletrostáticas podem ser perigosas dependendo de qual meio as cargas atravessam e para quais superfícies elas são transferidas. Cargas que se equalizam por meio do ar podem resultar em uma descarga visível, pois os elétrons transferidos colidem com outros elétrons no ar,o qual se torna excitado e libera energia na forma de luz.

Eletricidade - Descarga Elétrica

Uma descarga controlada. Cargas opostas são criadas em cada um dos condutores até que sua atração seja tão grande que elas acabem fluindo através do ar.

Um dos exemplos mais dramáticos de descarga eletrostática é o raio. Quando um sistema de nuvens coleta carga suficiente em relação a outro grupo de nuvens ou ao solo, as cargas tentarão se equalizar. Quando a nuvem é descarregada, quantidades massivas de cargas positivas (às vezes negativas) percorrem através do ar a partir do solo até a nuvem, causando o efeito visível do relâmpago.

Também podemos ver o efeito da eletricidade estática quando nos penteamos com um pente plástico e depois o aproximamos de papel picado sobre a mesa. O papel é atraído para o pente devido à eletricidade estática acumulada. A fricção do pente com o cabelo provoca a transferência de elétrons de um material para o outro, de modo que o objeto que ganha elétrons se torna negativamente carregado, e o que perde elétrons, se torna positivamente carregado.

Eletricidade Estática atraindo papel picado

Pente atraindo papel picado por meio de eletricidade estática. Foto: Fábio dos Reis.

Ao trabalharmos com eletrônica, geralmente não teremos de lidar com eletricidade estática. Quando o fizermos, será geralmente para tentar proteger componentes eletrônicos sensíveis contra descargas eletrostáticas, que podem danificá-los facilmente. Medidas preventivas contra eletricidade estática incluem o uso de pulseiras anti-estáticas, mantas de borracha e outros tipos de equipamento de segurança.

Alguns equipamentos fazem uso do fenômeno da eletricidade estática, como por exemplo as impressoras a Laser, que utilizam cargas estáticas para formarem as imagens a serem impressas no papel.

Eletricidade Dinâmica

Eletricidade dinâmica é a forma de eletricidade que permite a existência de todos os nossos equipamentos eletrônicos. Esta forma de eletricidade existe quando as cargas são capazes de fluir em movimento constante. De forma oposta à eletricidade estática onde as cargas se acumulam e permanecem em descanso, na eletricidade dinâmica  as cargas estão sempre se movimentando. Este é o tipo de eletricidade com a qual nos ocuparemos no resto do tutorial.

Circuitos

Para que possa fluir, a corrente elétrica necessita de um circuito, que pode ser descrito como um loop fechado de materiais condutores. Um circuito pode ser tão simples quanto um fio conectado ponta com ponta, porém circuitos realmente úteis normalmente  contém uma combinação de fios e outros componentes que controlam o fluxo de eletricidade. Um circuito, porém, não pode ter partes isolantes internamente que o dividam em seções separadas.

Se você tiver um fio de cobre e quiser induzir um fluxo de elétrons através dele, todos os elétrons livres precisam fluir na mesma direção. O cobre é um excelente condutor, perfeito para fazer cargas fluírem. Se um circuito feito com fios de cobre é quebrado, as cargas não fluirão através do ar, o que as impedirá também de prosseguir a partir do ponto onde o fio se partiu.

Por outro lado, se o fio for conectado nas duas pontas, todos os elétrons possuirão um átomo vizinho e poderão fluir na mesma direção geral.


Após essas reflexões, conseguimos entender como os elétrons podem fluir (se movimentar num condutor), mas como fazemos para que eles entrem em movimento a princípio? Então, uma vez que os elétrons estejam fluindo, como eles produzem a energia necessária para acender lâmpadas ou girar motores, por exemplo? Para entendermos como isso ocorre, vamos estudar os Campos Elétricos.

Campos Elétricos

Vimos anteriormente, de forma sucinta, como os elétrons fluem através da matéria para criar eletricidade. Agora, precisamos de uma fonte para induzir esse fluxo de elétrons. Geralmente, essa fonte de fluxo de elétrons virá na forma de um campo elétrico.

O que é um campo?

Um campo é uma ferramenta que usamos para modelar interações físicas que não envolvem nenhum tipo de contato observável. Os campos não podem ser vistos, pois eles não possuem aparência física, porém o efeito que eles exercem é bem real.

Todos nós estamos familiarizados com um campo em particular: o Campo Gravitacional Terrestre, que é o efeito de um corpo massivo atraindo outros corpos. O campo gravitacional da Terra pode ser modelado com um conjunto de vetores que apontam todos para o centro do planeta; independente de onde você estiver na superfície do planeta, você sentirá a força te puxando em direção ao centro:

Curso de Eletrônica - Campo Elétrico

A força ou intensidade dos campos não é uniforme em todos os pontos do campos. Quanto mais longe estivermos da origem do campo, menor será o efeito do campo sentido. A magnitude do campo gravitacional terrestre diminui a medida em que nos afastamos do centro do planeta.

Ao continuar nossa exploração sobre campos elétricos lembre-se de como o campo gravitacional da Terra funciona, pois ele possui muita similaridade com os campos elétricos. Campos gravitacionais exercem uma força nos objetos que possuem massa, e os campos elétricos exercem uma força em objetos que possuam cargas.

Campos Elétricos

Campos elétricos são uma ferramenta importante para compreendermos como a eletricidade surge e continua a fluir. Os campos elétricos descrevem as forças que atraem ou repelem cargas no espaço entre elas. Comparados ao campo gravitacional da Terra, os campos elétricos possuem uma diferença muito importante: enquanto o campo gravitacional geralmente atrai apenas outros objetos que possuam massa, os campos elétricos repelem cargas com a mesma frequência com que as atraem.

A direção dos campos elétricos é sempre definida como a direção para a qual uma carga de teste positiva se moveria se fosse lançada dentro do campo. A carga de teste tem de ser infinitamente pequena, para evitar que sua própria carga influencie o campo elétrico em si.

Podemos então começar a construir campos elétricos para cargas solitárias, positivas e negativas. Se você soltar uma carga de teste positiva próxima a uma carga negativa, a carga de teste será atraída em direção da carga negativa. Então, para uma carga negativa única nós podemos desenhar as setas de nosso campo elétrico apontando para dentro em todas as direções. A mesma carga de teste despejada próxima a outra carga positiva resultaria em repulsão entre ambas, o que significa que nós desenharíamos setas “saindo” da carga positiva:

Campos Elétricos em Eletrônica

Campos elétricos de cargas únicas. Uma carga negativa tem um campo elétrico em direção interna porque ela atrai cargas positivas. A carga positiva, por sua vez, possui um campo elétrico em sentido externo, pois repele cargas de mesmo tipo.

Grupos de cargas elétrica podem ser combinados para formarem campos elétricos mais completos:

Eletrônica - Campos Elétricos

 

O campo elétrico uniforme visto acima “aponta” para longe das cargas positivas, em direção Às negativas. imagine uma carga de teste minúscula inserida no campo elétrico formado; ela seguiria a direção das setas. Como vimos, a eletricidade geralmente envolve o fluxo dos elétrons – cargas negativas – que fluem contra campos elétricos.

Os campos elétricos nos fornecem a força necessária para induzir um fluxo de corrente. Um campo elétrico em um circuito é como uma “bomba de elétrons”: uma grande fonte de cargas negativas que podem impulsionar os elétrons, os quais fluirão através do circuito em direção à massa de cargas positivas.

Potencial Elétrico (Energia)

Quando aproveitamos a energia elétrica para acionar nossos circuitos, equipamentos e gadgets, estamos realmente transformando energia. Circuitos eletrônicos devem ser capazes de armazenar energia e transformá-la em outras formas, como calor, luz ou movimento. A energia armazenada de um circuito é chamada de energia potencial elétrica.

Energia Potencial

Para entendermos a energia potencial precisaremos entender a energia de um modo geral. Energia é definida como a habilidade de um objeto de realizar trabalho sobre outro objeto, o que significa mover esse objeto por uma certa distância. A energia existe  em muitas formas, algumas das quais podemos ver (como a energia mecânica) e outras que não podemos ver (como energia química ou elétrica) Independente de qual forma seja considerada, a energia existe em um de dois estados: Cinética e Potencial.

Um objeto possui energia cinética quando está em movimento. A quantidade de energia cinética que um objeto possui depende de sua massa e velocidade. Já a energia potencial é uma forma de energia armazenada quando um objeto está em repouso. Ela descreve quanto trabalho o objeto pode realizar se colocado em movimento. É um tipo de energia que nós podemos, geralmente, controlar. Quando um objeto é colocado em movimento, sua energia potencial se transforma em energia cinética.

Curso de Eletrônica - Potencial Elétrico

Voltemos à gravidade como exemplo. Uma bola de boliche que esteja em repouso (parada) no topo de um edifício possui uma grande quantidade de energia potencial (armazenada). Uma vez que seja arremessada lá de cima, a bola – atraída pelo campo gravitacional – acelera em direção ao chão. Conforme a bola acelera, energia potencial é convertida em energia cinética (energia do movimento). Eventualmente toda a energia da bola será convertida de potencial para cinética, e então transferida para o chão (ou para o objeto como qual a bola se chocar). Quando a bola está no chão, possui muito pouca energia potencial.

Energia Potencial Elétrica

Da mesma forma que a massa em um campo gravitacional possui energia potencial gravitacional, cargas em um campo elétrico possuem energia potencial elétrica. A energia potencial elétrica de uma carga descreve quanta energia armazenada ela possui, e quando colocada em movimento por uma força eletrostática, essa energia se torna cinética, e então a carga pode realizar trabalho.

Como a bola de boliche no alto do edifício, uma carga positiva nas proximidades de outra carga positiva possui energia potencial elevada; se deixada livre para se mover, a carga seria repelida pela outra carga igual. Já uma carga de teste positiva colocada próxima a uma carga negativa teria pouca energia potencial, de forma análoga à bola de boliche no chão.

Eletricidade - Energia Potencial

Para incutir algo com energia potencial, temos de realizar trabalho movendo o objeto por uma certa distância. No caso da bola de boliche, o trabalho vem de carregarmos a bola por dezenas de andares, subindo, no sentido contrário ao do campo gravitacional.  De forma similar, trabalho deve ser realizado para empurrar uma carga positiva contra a direção de um campo elétrico (tanto em direção a outra carga positiva, quanto para longe de uma carga negativa). Quanto mais longe a carga for deslocada no campo, mais trabalho teremos de realizar. Igualmente, se você tentar empurrar uma carga negativa para longe de uma carga positiva – contra o campo elétrico – terá de realizar trabalho.

Para uma carga localizada em um campo elétrico sua energia potencial elétrica dependerá do tipo (positiva ou negativa), quantidade de carga, e sua posição no campo. A energia potencial elétrica é medida na unidade joule (J).

Potencial Elétrico

O potencial elétrico é criado a partir de energia potencial elétrica para ajudar a definir quanta energia é armazenada em um campo elétrico. É um outro conceito que nos auxilia a modelar o comportamento de campos elétricos. Potencial Elétrico não é a mesma coisa que energia potencial elétrica!

Em qualquer ponto de um campo elétrico o potencial elétrico é a quantidade de energia potencial elétrica dividida pela total de carga naquele ponto. Tiramos a quantidade de cargas da equação e ficamos com uma idéia de quanta energia potencial áreas específicas do campo elétrico podem fornecer. O potencial elétrico é medido em unidades de joules por coulomb (J/C), os quais nós definimos como sendo um Volt (V).

Em qualquer campo elétrico há dois pontos de potencial elétrico que são de interesse significativo para nós. Há o ponto de alto potencial, onde uma carga positiva teria a energia potencial mais alta possível, e há o ponto de baixo potencial, onde uma carga teria a energia potencial mais baixa possível.

Um dos termos mais comuns que discutimos quando falamos de eletricidade é a voltagem (tensão). Uma tensão é a diferença de potencial entre dois pontos em um campo elétrico. A tensão elétrica nos dá uma ideia de quanta força (“pressão”) um campo elétrico possui.


Agora que entendemos os conceitos de potencial e energia potencial, vamos discutir outro ponto extremamente importante: A corrente elétrica.

Eletricidade em Ação!

Após estudar um pouco de física de partígulas, teoria de campos e energia potencial, sabemos o suficiente para fazer com que a eletricidade flua. Vamos criar um circuito!

Primeiro, revisemos os ingredientes de que precisamos para “fazer” eletricidade:

  • A definição de eletricidade é o Fluxo de Cargas. Geralmente nossas cargas serão carregadas por elétrons livres.

  • Elétrons (carga negativa) são retidos fracamente em átomos de materiais condutores. Com um pequeno empurrãozinho podemos libertar elétrons de átomos e fazê-los se movimentarem em uma direção geral uniforme.

  • Um circuito fechado  de material condutor fornece um caminho para que os elétrons fluam continuamente.

  • As cargas são impelidas por um campo elétrico. Precisamos de uma fonte de potencial elétrico (tensão / voltagem), a qual empurrará os elétrons de um ponto de baixa energia potencial para um ponto de energia potencial mais elevada.

Um Curto-circuito

Baterias são fontes de energia comuns, as quais convertem energia química em energia elétrica. Elas possuem dois terminais, os quais se conectam ao resto do circuito. Em um terminal há um excesso de cargas negativas, enquanto no outro terminal se acumulam as cargas positivas. Temos aqui então uma diferença de potencial pronta para entrar em ação.

Pilha Elétrica - Eletrônica

Se nós conectarmos nosso fio “recheado” de átomos condutores de cobre à bateria, o campos elétrico irá influenciar os elétrons livres (de carga negativa) nos átomos do cobre. Empurrados a partir do terminal negativo e atraídos pelo terminal positivo de forma simultânea, os elétrons no cobre se moverão de átomo em átomo criando o fluxo de cargas que nós conhecemos como eletricidade – Corrente Elétrica.

Fluxo da corrente elétrica em um circuito

 

Após um segundo do fluxo da corrente, os elétrons terão se movido na verdade muito pouco – frações de centímetro. Contudo, a energia produzida pelo fluxo de corrente é enorme, especialmente por não haver nada no circuito para diminuir o fluxo ou consumir a energia. Conectar um condutor puro diretamente aos terminais de uma fonte de energia não é uma boa idéia. A energia se move de forma muito rápida através do sistema (quase à velocidade da luz!) e é transformada em calor no fio, o qual pode rapidamente se fundir (derreter) ou entrar em combustão.

Acendendo uma Lâmpada

Em vez de desperdiçar essa energia toda, sem mencionar que a bateria pode ser danificada e o fio pegar fogo, vamos construir um circuito que faz algo realmente útil. Geralmente um circuito elétrico irá transformar energia elétrica em energia de outra forma – luz, calor, movimento, etc. Se conectarmos uma pequena lâmpada à bateria com os fios conectados entre ambos, teremos um circuito simples, porém funcional:

Acendendo uma lâmpada por meio de corrente elétrica

Esquema: Uma bateria (à esquerda) conectada a uma lâmpada (à direita). O circuito é completado quando a chave (no topo) é fechada. Com o circuito fechado, os elétrons podem fluir, empurrados a partir do terminal negativo da bateria através da lâmpada, em direção ao terminal positivo da bateria.

Enquanto os elétrons se movem a passo de tartaruga, o campo elétrico afeta o circuito inteiro quase instantaneamente (praticamente velocidade da luz!) Os elétrons ao longo do circuito, quer esteja no potencial mais baixo, mais alto, ou próximos à lâmpada, são influenciados pelo campo elétrico. Quando a chave é fechada e os elétrons são submetidos ao campo elétrico, todos os elétrons no circuito (na camada de valência!) começam a fluir praticamente ao mesmo tempo. As cargas mais próximas à lâmpada a atravessarão e começarão a transformar a energia, de elétrica em luminosa (e térmica também).

Avançando

Neste tutorial nós mostramos apenas uma minúscula parte do assunto. Ainda há muitos conceitos a serem explorados, e o faremos em nossos próximos tutoriais sobre Eletricidade e Eletrônica. A partir daqui, os próximos passos serão entender a Lei de Coulomb (um pouquinho de matemática…), trabalhar as grandezas elétricas (Tensão, Resistência, Corrente, Potência) e a Lei de Ohm.

É isso aí, nos vemos no próximo tutorial!


 

Licença de Uso

Este tutorial foi traduzido e adaptado de Sparkfun, e o original pode ser acessado a partir do endereço https://learn.sparkfun.com/tutorials/what-is-electricity. Sua licença é a CC BY-NC-SA 3.0.

 

Sobre Fábio dos Reis (1273 Artigos)
Fábio dos Reis trabalha com tecnologias variadas há mais de 25 anos, tendo atuado nos campos de Eletrônica, Telecomunicações, Programação de Computadores e Redes de Dados. É um entusiasta de Unix, Linux e Open Source em geral, adora Eletrônica e Música, e estuda idiomas, além de ministrar cursos e palestras sobre diversas tecnologias em São Paulo e outras cidades do Brasil.
Contato: Website

2 Comentários em Curso de Eletrônica – O que é Eletricidade

  1. Douglas Cacure // 23/05/2016 em 20:03 // Responder

    Boa Noite Amigo,

    Parabéns pela iniciativa em compartilhar conhecimento, algo do qual é essencial para o desenvolvimento humano.
    Descobri seus cursos hoje e fiquei muito feliz e grato em saber que posso adquirir conhecimento de uma forma bem explicativa e técnica.
    Assim que possível farei uma contribuição, e mais uma vez meus parabéns.

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