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Química

Como funciona a energia elétrica?

Como funciona a energia elétrica?

A energia elétrica é um conceito importante na ciência, mas que é freqüentemente mal entendido. O que exatamente é energia elétrica e quais são algumas das regras aplicadas ao usá-la em cálculos?

O que é energia elétrica?

A energia elétrica é uma forma de energia resultante do fluxo de carga elétrica. Energia é a capacidade de fazer trabalho ou aplicar força para mover um objeto.

No caso da energia elétrica, a força é a atração ou repulsão elétrica entre as partículas carregadas. A energia elétrica pode ser energia potencial ou energia cinética, mas geralmente é encontrada como energia potencial, que é energia armazenada devido às posições relativas de partículas carregadas ou campos elétricos.

O movimento de partículas carregadas através de um fio ou outro meio é chamado corrente ou eletricidade. Há também eletricidade estática, que resulta de um desequilíbrio ou separação das cargas positivas e negativas em um objeto.

A eletricidade estática é uma forma de energia potencial elétrica. Se acumular carga suficiente, a energia elétrica pode ser descarregada para formar uma faísca (ou até mesmo um raio), que possui energia cinética elétrica.

Por convenção, a direção de um campo elétrico é sempre mostrada apontando na direção em que uma partícula positiva se moveria se fosse colocada no campo.

É importante lembrar que, ao trabalhar com energia, o transportador de corrente mais comum é um elétron, que se move na direção oposta, comparado a um próton.

Como funciona a energia elétrica

O cientista britânico Michael Faraday descobriu um meio de gerar eletricidade a partir de 1820. Ele moveu um laço ou disco de metal condutivo entre os pólos de um ímã.

O princípio básico é que os elétrons no fio de cobre estão livres para se mover. Cada elétron carrega uma carga elétrica negativa. Seu movimento é governado por forças atraentes entre o elétron e cargas positivas (como prótons e íons carregados positivamente) e forças repulsivas entre o elétron e cargas similares (como outros elétrons e íons carregados negativamente).

Em outras palavras, o campo elétrico que envolve uma partícula carregada (um elétron, neste caso) exerce uma força sobre outras partículas carregadas, fazendo com que ela se mova e, assim, faça o trabalho. A força deve ser aplicada para afastar duas partículas carregadas atraídas umas das outras.

Quaisquer partículas carregadas podem estar envolvidos na produção de energia eléctrica, incluindo electrões, protões, núcleos atómicos, catiões (iões carregados positivamente), aniões (iões carregados negativamente), positrões (antimatéria equivalentes de electrões), e assim por diante.

Exemplos

A energia elétrica usada para energia, como a corrente de parede usada para alimentar uma lâmpada ou computador, é a energia que é convertida da energia potencial elétrica.

Essa energia potencial é convertida em outro tipo de energia (calor, luz, energia mecânica, etc.). Para um utilitário de energia, o movimento de elétrons em um fio produz o potencial elétrico e atual.

Uma bateria é outra fonte de energia elétrica, exceto que as cargas elétricas podem ser íons em uma solução, em vez de elétrons em um metal.

Os sistemas biológicos também usam energia elétrica. Por exemplo, íons de hidrogênio, elétrons ou íons metálicos podem estar mais concentrados em um lado de uma membrana do que em outro, configurando um potencial elétrico que pode ser usado para transmitir impulsos nervosos, mover músculos e transportar materiais.

Exemplos específicos de energia elétrica incluem:

  • Corrente alternada (AC)
  • Corrente contínua (DC)
  • Relâmpago
  • Baterias
  • Capacitores
  • Energia gerada por enguias elétricas

Unidades de eletricidade

A unidade SI de diferença de potencial ou tensão é o volt (V). Esta é a diferença de potencial entre dois pontos em um condutor carregando 1 ampere de corrente com a potência de 1 watt. No entanto, várias unidades são encontradas em eletricidade, incluindo:

UnidadeSímboloQuantidade
VoltVPotencial diferença, tensão (V), força eletromotriz (E)
Ampere (amp)UMACorrente Elétrica (I)
OhmΩResistência (R)
WattWPotência Elétrica (P)
FaradFCapacitância (C)
HenryHIndutância (L)
CoulombCCarga elétrica (Q)
JouleJEnergia (E)
Quilowatt-horakWhEnergia (E)
HertzHzFreqüência f)

Relação entre a eletricidade e o magnetismo

Lembre-se sempre, uma partícula carregada em movimento, seja um próton, elétron ou íon, gera um campo magnético. Da mesma forma, alterar um campo magnético induz uma corrente elétrica em um condutor (por exemplo, um fio).

Assim, os cientistas que estudam eletricidade tipicamente se referem a ela como eletromagnetismo porque a eletricidade e o magnetismo estão conectados uns aos outros.

Pontos chave

  • Eletricidade é definida como o tipo de energia produzida por uma carga elétrica em movimento.
  • A eletricidade está sempre associada ao magnetismo.
  • A direção da corrente é a direção que uma carga positiva moveria se fosse colocada no campo elétrico. Isso é oposto ao fluxo de elétrons, a mais comum portadora de corrente.

 

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