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Você sabe o que é eletricidade? Entenda sua definição segundo a Física

Na Física, a Eletricidade é uma área do conhecimento amplamente estudada. O termo também se refere a fenômenos que acontecem com cargas elétricas e corpos carregados eletricamente. Aplica-se ainda à energia elétrica, que permite o funcionamento de diversos dispositivos elétricos. Continue lendo para saber mais.

O que é eletricidade?

O termo eletricidade pode ter diferentes aplicações sendo uma delas a nomenclatura de uma área de estudos da Física. É também o nome da energia que permite o funcionamento de dispositivos elétricos. Além disso, é o nome atribuído aos fenômenos que ocorrem em cargas elétricas e corpos eletricamente carregados.

Há um número considerável de fenômenos físicos, biológicos e químicos, na natureza, explicados pela interação entre cargas. Dessa forma, compreender a eletricidade permite entender uma série de processos fundamentais cobrados em provas de vestibular e ENEM. 

Qual é a origem da eletricidade?

A origem da eletricidade está nas cargas elétricas, propriedades de partículas subatômicas como elétrons e prótons. Ambas possuem a mesma quantidade de carga elétrica: 1,6.10-19 C, porém, têm sinais opostos. Não é possível existir frações de elétrons ou prótons dentro dos átomos.

Então, a carga elétrica é definida como uma propriedade discreta ou quantizada. Em outras palavras, toda a carga elétrica em um corpo eletrizado é igual a um múltiplo inteiro da carga elétrica fundamental. Entenda melhor através da expressão a seguir: 

Q = ne

Sendo:

Q – carga elétrica

n – número de elétrons em falta ou excesso

e – carga fundamental

A lei de Coulomb e a eletricidade 

A lei de Coulomb diz que as cargas elétricas de sinais opostos tem a tendência de se atrair devido à ação da força elétrica. Tal força está relacionada ao campo elétrico, uma propriedade das cargas. 

O campo elétrico, da mesma forma que a força elétrica, é uma propriedade vetorial. Isso significa que em cada ponto do espaço, em torno de uma carga elétrica, há um módulo, uma direção e um sentido de campo elétrico. A unidade de medida de campo elétrico, de acordo com o SI (Sistema Internacional) é o newton por coulomb (N/C). 

Conforme a lei de Coulomb, temos que:

Fel = k0 Q1 Q2 / d2

Sendo:

k0 – constante eletrostática do vácuo (9.109 Nm²/C²)

Q1 e Q2 – cargas elétricas interagentes (C)

d – distância entre cargas elétricas (m)

Eletricidade e campo elétrico

Uma carga elétrica abandonada numa região com um campo elétrico irá se mover originando assim a corrente elétrica. Então, uma corrente elétrica se caracteriza pela movimentação das cargas devido a uma diferença de potencial.

Confira a seguir a fórmula do cálculo da corrente elétrica: 

i = ΔQ / Δt 

Sendo: 

i – corrente elétrica (A)

ΔQ – carga elétrica (C)

Δt – intervalo de tempo (s)

O que é campo elétrico?

Consiste em uma propriedade da carga que depende do módulo da mesma. O campo elétrico é inversamente proporcional ao quadrado da distância entre a carga e o ponto em que se deseja medir a intensidade dele. Confira abaixo a fórmula do campo elétrico: 

E = k0 Q / d2

Sendo: 

E – campo elétrico (N/C)

Potencial elétrico e eletricidade

O potencial elétrico é a quantidade de energia, em joules, que cada carga obtém quando colocada em algum ponto de um campo elétrico. Tal propriedade não depende da carga, mas sim da intensidade do campo elétrico. O potencial elétrico pode ser chamado também de:

• Tensão elétrica;
• Diferença de potencial;
• Voltagem (termo coloquial).

A unidade de medida do potencial elétrico é, segundo o SI, o volt (V) que é equivalente a joules por coulomb (J/C). Essa é uma grandeza escalar. Confira abaixo a fórmula do potencial elétrico: 

U = k0 Q / d 

Ou

U = E . d

Sendo: 

U – potencial elétrico (V)

Como a eletricidade é gerada?

Grande parte da eletricidade usada em todo o mundo é gerada através do fenômeno de indução eletromagnética, descrito matematicamente pela lei de Faraday-Lenz. Segundo essa lei:

• Se o “número” de linhas de campo magnético atravessando um condutor fechado varia com o tempo;
• Surge uma corrente elétrica nesse condutor;
• Trata-se de uma forma de compensar a variação do número de linhas de campo magnético. 

Confira a seguir:

ε = ΔΦ / Δt  → ΔΦ = BAcos∅

Sendo: 

ε – força eletromotriz induzida ou tensão induzida (V)

ΔΦ – variação do fluxo de campo magnético (Wb – weber)

B – intensidade do campo magnético (T – tesla)

A – área (m²)

Produção de energia

A eletricidade é produzida da mesma forma em usinas hidrelétricas, nucleares, termelétricas, geotérmicas e eólicas. Primeiro a energia mecânica (energia potencial e cinética) é convertida em energia elétrica através da rotação de um grande dínamo. 

Um dínamo tem como estrutura básica uma bobina de fios condutores capaz de girar, ela fica dentro de um grande magneto. O ângulo com que as linhas de campo magnético entram na bobina é o que faz com que surja uma corrente elétrica alternada. 

Gostou de conhecer mais sobre a eletricidade? Para conferir mais conteúdos como este e dicas para o Enem e o vestibular, acesse outros posts do blog Hexag!