Capítulo 3: Eletrodinâmica - Corrente Elétrica

Corrente Elétrica

A primeira indicação da existência de corrente elétrica surgiu no século 18, com a invenção da pilha de Volta, mas a primeira investigação sistemática desse fe nômeno só foi feita por volta de 1820, quando Ampère estudava a relação entre o sentido da corrente elétrica e o efeito que ela exercia numa bússola. Em sua homenagem, a unidade de corrente elétrica no sistema internacional (SI) é o ampere (A).

A intensidade de corrente elétrica é definida como a quantidade de carga que atravessa a seção reta de um condutor, por unidade de tempo, isto é,

sendo a quantidade de carga medida em coulombs (C), e o intervalo de tempo em segundos (s). Então 1 C/s = 1 A.

Embora definida por uma equação muito simples, o conceito de corrente elétrica é muito complexo, causando confusão na mente de alunos de todos os níveis, do ensino médio ao universitário, e mesmo profissionais da eletricidade manifestam confusão conceitual em relação à corrente elétrica. Praticamente to dos os livros didáticos contribuem para essa confusão.

A figura 3.4 é uma ilustração da corrente elétrica em um condutor de com primento L. O modelo de Drude é sugerido pela existência de espalhamento ele trônico pelos pontos pretos, que simbolizam os íons positivos da rede cristalina. Há duas indicações de corrente nessa figura. A corrente conhecida como cor rente convencional, indicada pela letra I, e a corrente de elétrons, conhecida como corrente real. A corrente convencional sai do polo positivo da bateria, en quanto a corrente real sai do polo negativo. Até 1897, ano da descoberta do elétron, ninguém sabia quem era o responsável pela corrente elétrica. Então, durante quase um século convencionou-se definir o sentido da corrente do polo positivo para o negativo, e esta convenção prevalece até hoje.

Essa imagem é fonte de muita confusão. Ela sugere que o elétron sai do polo negativo e vai até o polo positivo. Não é isso o que acontece. A explicação detalhada do que acontece requer conhecimentos de física e matemática que estão acima do que podemos tratar aqui. No entanto, podemos discutir qualita tiva o que acontece quando se estabelece uma corrente elétrica em um condutor. Faremos isso usando como analogia um experimento que você talvez tenha visto na mecânica. Existem vários vídeos no Youtube sobre esse experimento. Sele cionei esse que está aqui >https://www.youtube.com/watch?v=DMRulHySH3c.

Uma esfera é afastada e depois liberada para atingir a primeira das quatro esferas que estão imóveis. A esfera em movimento transfere sua energia, ou sua quantidade de movimento, para a primeira esfera. Essa quantidade de movi- mento é transferida para as três esferas seguin tes, até que a quarta esfera recebe a energia e se move para a esquerda. Ou seja, o movimento da esfera à direita é transferido para a esfera à esquerda. Observe que todas as outras esferas ficam imóveis, justamente porque toda a quanti dade de movimento, ou toda a energia foi trans ferida para a última esfera à esquerda.

O que acontece no condutor é algo parecido. Quando uma bateria é co nectada a um condutor, instantaneamente cria-se um campo elétrico, que atua em todos os elétrons e prótons do material. No entanto, apenas os elétrons livres podem se mover em distâncias apreciáveis sob a ação desse campo. Na figura 3.5, a força do campo é indicada pelas setas azuis em alguns elétrons, selecio nados para ilustrar a explicação. Como a aplicação do campo é quase instantâ nea, o elétron mais próximo do polo positivo será por este atraído antes que qualquer elétron mais próximo do polo negativo. Portanto, não é o elétron que está próximo do polo negativo que será absorvido pelo polo positivo.