Eletrodinâmica: o que é, aplicações e exercícios

Eletrodinâmica é o estudo das causas, efeitos e comportamentos das cargas elétricas em movimento. Diferentemente da eletrostática, que trata das cargas em repouso, a eletrodinâmica se concentra nos fenômenos que ocorrem quando as cargas se movem e nas consequências desse movimento.

Como o movimento ordenado de cargas determina uma corrente elétrica, seu estudo é um dos principais tópicos da eletrodinâmica, assim como a resistência que o condutor apresenta à passagem dessa corrente.

Também faz parte da eletrodinâmica estudar a diferença de potencial entre dois pontos de um condutor, condição necessária para o movimento das cargas. Esse é um vasto campo de pesquisa relacionado ao fenômeno da eletricidade.

A eletrodinâmica está aplicada a quase todos os setores da sociedade, como na transmissão de energia, em geradores e motores elétricos, nos circuitos dos aparelhos eletrônicos e suas baterias. A utilização da eletrodinâmica é um vasto campo de estudo e pesquisa da Física.

Conceito de corrente elétrica

A corrente elétrica é o movimento ordenado de cargas elétricas por um condutor. Ela é fundamental para o funcionamento de dispositivos elétricos e eletrônicos.

A corrente elétrica é medida em amperes (A), uma unidade do Sistema Internacional de Unidades (SI). Um ampere representa a passagem de um coulomb de carga por segundo, por uma seção de um condutor.

A corrente é gerada por uma diferença de potencial elétrico (tensão) entre dois pontos, que cria um campo elétrico e faz com que as cargas se movam. Em um circuito fechado, essa diferença de potencial é mantida por uma fonte de energia, como uma bateria.

Onde,
I: intensidade da corrente (A)
Q: carga elétrica (C)
Δt: intervalo de tempo (s)

Resistência Elétrica e a Lei de Ohm

A resistência elétrica é uma propriedade dos materiais que quantifica a oposição ao fluxo de corrente elétrica. Em termos simples, a resistência determina o quanto um material resiste ao movimento das cargas elétricas.

A unidade de medida da resistência elétrica no Sistema Internacional de Unidades (SI) é o ohm (Ω).

A Lei de Ohm é uma das leis fundamentais da eletricidade, formulada por Georg Simon Ohm em 1827. Ela estabelece uma relação linear entre a tensão (V), a corrente (I) e a resistência (R) em um circuito elétrico. Matematicamente, a Lei de Ohm é expressa pela equação:

Fórmula da Primeira Lei de Ohm:

Onde,
R: resistência, medida em Ohm (Ω)
U: diferença de potencial elétrico (ddp), medido em Volts (V)
I: intensidade da corrente elétrica, medida em Ampére (A).

Fórmula da Segunda Lei de Ohm:

Onde,
R: resistência (Ω)
ρ: resistividade do condutor (depende do material e de sua temperatura, medida em Ω.m)
L: comprimento (m)
A: área de secção transversal (mm2)

Saiba mais em resistência elétrica.

Potência Elétrica

Potência Elétrica é a quantidade de energia elétrica produzida em um determinado período.

Ela pode ser medida através da seguinte fórmula:

Pot = U . i

Onde,
Pot: potência
U: tensão
i: intensidade da corrente elétrica

Exercícios sobre eletrodinâmica

Exercício 1

(UEL-PR) Em relação à corrente elétrica, considere as afirmativas a seguir.

I – A corrente elétrica é uma grandeza escalar, definida como a razão entre a variação da quantidade de carga elétrica que flui em um meio em um intervalo de tempo.
II – A corrente elétrica convencional descreve o fluxo de cargas elétricas positivas.
III – Os elétrons fluem no interior dos metais com a velocidade da luz.
IV – O campo elétrico é o responsável por fazer cargas elétricas se movimentarem em um circuito elétrico.

Assinale a alternativa CORRETA.

a) Somente as afirmativas I e II são corretas.
b) Somente as afirmativas I e III são corretas.
c) Somente as afirmativas III e IV são corretas.
d) Somente as afirmativas I, II e IV são corretas.
e) Somente as afirmativas II, III e IV são corretas.

Exercício 2

(UNIFESP-SP) Uma das grandezas que representa o fluxo de elétrons que atravessa um condutor é a intensidade da corrente elétrica, representada pela letra i. Trata-se de uma grandeza

a) vetorial, porque a ela sempre se associa um módulo, uma direção e um sentido.
b) escalar, porque é definida pela razão entre grandezas escalares: carga elétrica e tempo.
c) vetorial, porque a corrente elétrica se origina da ação do vetor campo elétrico que atua no interior do condutor.
d) escalar, porque o eletromagnetismo só pode ser descrito por grandezas escalares.
e) vetorial, porque as intensidades das correntes que convergem em um nó sempre se somam vetorialmente.

Exercício 3

(UEPG-PR) Considere um fio metálico no qual foi estabelecido um campo elétrico, conectando suas extremidades aos polos de uma bateria. Os elétrons livres do fio metálico estarão sujeitos à ação da força elétrica devida ao campo e assim serão postos em movimento, dando origem a uma corrente elétrica através do fio condutor.

Sobre este fenômeno, assinale o que for correto:

01. Ao longo do fio metálico a intensidade da corrente elétrica pode variar.
02. O sentido convencional da corrente elétrica através do fio é no sentido do ponto de maior potencial para o ponto de menor potencial.
03. Ao passar através do fio, parte da energia da corrente elétrica é dissipada em outras formas de energia.
04. O movimento dos elétrons livres através do fio será no sentido contrário ao do campo elétrico.
05. Se o sentido do campo elétrico estabelecido no fio metálico for invertido periodicamente, a corrente elétrica também sofrerá inversões periódicas.

Diferença entre Eletrodinâmica e Eletromagnetismo

Embora eletrodinâmica e eletromagnetismo estejam intimamente relacionados e muitas vezes se sobreponham, a principal diferença está no foco e na abrangência de seus estudos. Eletrodinâmica se concentra no movimento das cargas elétricas e nos circuitos elétricos, enquanto eletromagnetismo engloba a teoria dos campos elétricos e magnéticos e suas interações, abrangendo um escopo muito mais amplo.

Fazem parte do estudo da eletrodinâmica leis como as Lei de Ohm, Lei de Kirchhoff e conceitos de circuitos elétricos. Já o eletromagnetismo baseia-se nas Leis de Maxwell, que unificam a descrição dos campos elétricos e magnéticos.

Conheça os outros aspectos da eletricidade. Leia:

• Eletrostática
• Eletromagnetismo
• Eletricidade
• Potencial Elétrico
• Carga Elétrica
• Corrente Elétrica