Eletricidade
Carga, corrente, tensão e resistência; depois, lei de Ohm, circuitos em série e em paralelo, potência, conta de luz e segurança. No laboratório de circuitos, você monta circuitos com baterias, lâmpadas, resistores, interruptores e fusíveis e acompanha o cálculo das correntes.
Sobre este curso
Benjamin Franklin conseguia ver o que a carga elétrica fazia sem saber o que a causava. No século XVIII (anos 1700) ele escolheu qual tipo de carga chamar de positiva, e não tinha como enxergar elétrons. Sua escolha acabou fazendo dos elétrons a carga negativa. Aquela escolha antiga continua conosco: o sentido em que desenhamos a corrente num circuito é o que a carga positiva seguiria, oposto ao dos elétrons que de fato andam num fio. Um elétron carrega 1.602176634 × 10⁻¹⁹ coulombs, então um coulomb equivale a cerca de 6.24 bilhões de bilhões de elétrons.
As sete unidades começam com carga, depois corrente, tensão e resistência. Uma bateria de caminhão que envia 720 coulombs pelo motor de arranque em 4 segundos fornece 180 ampères. Segue a lei de Ohm, depois circuitos em série, em que duas lâmpadas de 12 Ω numa bateria de 6 V recebem 3 V cada, e circuitos em paralelo, em que as mesmas lâmpadas puxam 0.5 A cada e a bateria fornece 1 A. Potência e conta de luz vêm a seguir: uma lâmpada de 60 W deixada ligada por 1000 horas consome 60 kWh, ou US$ 7.20 a 12 centavos por kWh. A unidade final, sobre segurança, observa que de 10 a 20 mA passando pelo corpo podem travar a mão num fio. No laboratório de circuitos você monta circuitos com pilhas, lâmpadas, resistores, interruptores e fusíveis e vê cada corrente calculada. Você pode abrir um interruptor para ver uma lâmpada apagar em série e não em paralelo, e fechar um laço para fazer um curto-circuito.
Ohm fez seus experimentos em 1825 e 1826 com uma agulha magnética pendurada perto do fio, já que os amperímetros ainda não existiam, e publicou a lei em 1827. As Smithsonian Libraries registram que seu trabalho foi ridicularizado no começo.
Antes de começar
A lei de Ohm é uma equação de uma linha, e as unidades de série e paralelo somam e dividem resistências, então a álgebra de Equações do primeiro grau cobre o que você precisa. Uma olhada rápida em Átomos ajuda na unidade inicial sobre elétrons e carga.
Ao terminar
Depois você vai poder calcular a corrente a partir da carga e do tempo, usar a lei de Ohm para achar uma resistência ou uma corrente e obter os totais de resistores em série e em paralelo. Também vai converter watts e horas em quilowatts-hora e numa conta, explicar por que duas lâmpadas em série brilham menos que uma e o que um fusível faz num circuito.
- 1Carga elétricaO módulo da carga de um elétron é 1.602176634 × 10⁻¹⁹ coulomb, então um coulomb corresponde ao módulo da carga de cerca de 6.24 bilhões de bilhões de elétrons.
- 2Corrente, tensão e resistênciaUma bateria de caminhão que envia 720 coulombs pelo motor de partida em 4 segundos fornece uma corrente de 180 amperes.
- 3Lei de OhmUm farol de carro que consome 2.50 A de uma bateria de 12.0 V tem resistência de 12.0 ÷ 2.50 = 4.80 Ω.
- 4Circuitos em sérieDuas lâmpadas de 12 Ω em série em uma bateria de 6 V recebem 3 V e 0.25 A cada uma. Cada lâmpada dissipa um quarto da potência que teria sozinha.
- 5Circuitos em paraleloDuas lâmpadas de 12 Ω ligadas lado a lado, cada uma sob 6 V, consomem 0.5 A cada. Assim, a bateria fornece 1 A: o dobro do necessário para uma lâmpada.
- 6Potência elétrica e conta de luzUma lâmpada de 60 W acesa por 1000 horas consome 60 kWh; a 12 centavos por kWh, isso custa $7.20.
- 7Segurança elétricaUma corrente de cerca de 10 a 20 mA pelo corpo pode prender a mão a um fio, e uma pessoa encharcada pode ter resistência de apenas 10 kΩ.
Fontes deste curso (14)
- OpenStax College Physics 2e (openstax.org/books/college-physics-2e): 18.1 Static electricity and charge (amber and the Greek word elektron, like charges repel, glass and silk, Franklin)
- 20.1 Current (I = ΔQ/Δt, 1 A = 1 C/s, truck battery 720 C in 4.00 s, calculator 0.300 mA, conventional current traced to Franklin, drift speed of order 10⁻⁴ m/s, 12-gauge copper wire 2.053 mm, copper density 8.80 × 10³ kg/m³)
- 20.2 Ohm's law (Ohm first showed I ∝ V by experiment, ohmic materials, headlight 12.0 V and 2.50 A = 4.80 Ω, dry person hand to foot about 10⁵ Ω)
- 20.3 Resistance and resistivity (Table 20.1: silver 1.59, copper 1.72, gold 2.44, aluminium 2.65, tungsten 5.6, iron 9.71, nichrome 100, all × 10⁻⁸ Ω·m; headlight cold 0.350 Ω)
- 20.4 Electric power and energy (P = IV = V²/R = I²R, kWh, 1 kWh = 3.6 × 10⁶ J, 60 W bulb for 1000 h at 12 cents per kWh = $7.20, 15 W CFL)
- 20.6 Electric hazards and the human body (thermal and shock hazards, short circuit 120 V across 0.100 Ω = 144 kW, worn cord 2.00 Ω at 10.0 A = 200 W, fuses and circuit breakers, Table 20.3 shock effects, dry skin 200 kΩ, wet 10.0 kΩ)
- 21.1 Resistors in series and parallel
- 21.2 Electromotive force and internal resistance
- 21.3 Kirchhoff's rules
- 23.8 Electrical safety (three-wire system, earth/ground wire, double insulation, GFI trips above 5 mA)
- NIST CODATA elementary charge 1.602176634 × 10⁻¹⁹ C exact (physics.nist.gov/cgi-bin/cuu/Value?e)
- Safety text is general information, not advice for working on mains wiring. Linda Hall Library, Scientist of the Day: Georg Ohm (lindahall.org/about/news/scientist-of-the-day/georg-ohm, experiments 1825 and 1826 with a compass needle, Die galvanische Kette 1827)
- Smithsonian Libraries, Die galvanische Kette (library.si.edu/digital-library/book/diegalvanischeke00ohmg, first publication of Ohm's law, ridiculed at first)
- IEC 60038:2009 standard voltages (230 V grew out of 220 V and 240 V systems; 220 V still used).
Data de verificação: 2026-10-17