Pesquisa: a Pilha de Volta

Alessandro Volta foi um físico italiano nascido em 1745. Quando era criança a sua família achava que ele tinha um retardamento mental pois só ter conseguido falar aos quatro anos. Ele estava, no entanto, longe disso. Por volta de 1800, Alessandro Volta torna-se conhecido como o o inventor da primeira pilha elétrica.

A pilha de Volta é formada por discos intercalados de dois metais diferentes. Juntando duas lâminas separadas por flanela humedecida numa solução ácida, o físico descobriu que era produzida corrente elétrica. A montagem era realizada várias vezes até se formar um monte que se conseguisse sustentar, e no fim as extremidades da pilha eram ligadas através de um fio condutor externo.

O dispositivo recebeu o nome de pilha por ser um monte empilhado de metal e flanela.

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Bons e Maus Condutores Elétricos

Como já sabemos, um material ser bom ou mau condutor elétrico depende da resistência que ele oferece à passagem da corrente.

Os que oferecem menos resistência são chamados materiais condutores, e os que oferecem mais são chamados materiais isolantes. São ambos de extrema importância e muitas vezes trabalham em conjunto. Nos fios elétricos, por exemplo. O material condutor está sempre envolvido em borracha ou plástico para que nós os possamos manejar sem perigo.

fio de cobre envolvido em borracha

Exemplos de condutores são os metais, a grafite e as soluções aquosas. Eles permitem a passagem de corrente elétrica devido às partículas com carga elétrica (eletrões, protões e iões) livres. No caso dos metais, essas partículas são os eletrões de valência, e nas soluções iónicas são os iões.

Exemplos de isoladores são a borracha, madeira, cortiça, vidro e plástico.

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A Lei de Ohm

Como já sabemos, a resistência elétrica é a oposição que certo material oferece à passagem de corrente elétrica. A Lei de Ohm foi designada pelo físico alemão Georg Simon Ohm. Ele determinou que, sendo um condutor mantido a uma temperatura constante, a diferença de potencial é proporcional à intensidade de corrente. Ele chamou a essa proporcionalidade resistência. Os condutores onde isso acontece são designados por condutores ohmicos, e os outros por condutores não ohmicos.

Nos condutores ohmicos,a resistência mantém-se constante, não importa o circuito em que estejam inseridos.

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Diferença de Potencial, Intensidade e Resistência

A diferença de potencial, geralmente abreviada para d.d.p.,  relaciona-se com a energia que o gerador transfere para as cargas eléctricas que vão percorrer o circuito. É medida utilizando um voltímetro, que deve ser instalado no circuito em paralelo. Se tivermos uma associação de duas pilhas, cada uma com 2V, então a d.d.p será a sua soma (4V).

Quando um circuito está aberto, a d.d.p. é 0. Num sistema em série, a d.d.p. é igual à soma da d.d.p. nos terminais de cada uma das lâmpadas. Num circuito em paralelo, a d.d.p. mantém-se em cada uma delas.

medição da d.d.p. de uma pilha

A intensidade da corrente relaciona-se com o número de eletrões que passa numa secção do circuito por determinada unidade de tempo. Quantos mais passarem, maior é a intensidade. Ela é medida através de um aparelho chamado amperímetro, que é instalado em série no circuito.

Num circuito em série, a intensidade mantém-se nos terminais de cada uma das lâmpadas. Num sistema em paralelo, a intensidade é igual à soma da intensidade em cada uma delas.

medição da intensidade num circuito elétrico

A resistência elétrica relaciona-se com a oposição que os condutores oferecem à passagem de corrente elétrica. Se há uma grande resistência então o material é um mau condutor elétrico. Por outro lado, se há pouca resistência o material é bom. A resistência é medida utilizando um ohmímetro, ou utilizando a seguinte fórmula: R = U:I. A resistência do condutor depende do comprimento, espessura e material de que são feitos. (Ver também: a Lei de Ohm; bons e maus condutores elétricos)

multímetro, um aparelho que consegue medir a d.d.p., a intensidade e a resistência

Resumindo,

• Diferença de potencial:
  -Símbolo: U ou V
  -Unidade SI de medida: Volt (V)
  -Mede-se com: Voltímetros (instalados em paralelo)
  -Nos recetores instalados em série: U_{ramo principal =} U₁ + U₂ + U3 + ...
  -Nos recetores instalados em paralelo: U₁ = U₂ = U₃ = ...
  
• Intensidade da corrente:
  -Símbolo: I
  -Unidade SI de medida: Ampere (A)
  -Mede-se com: Amperímetros (instalados em serie)
  -Nos recetores instalados em série: I₁ = I₂ = I₃ = ...
  -Nos recetores instalados em paralelo: I_{ramo principal =} I₁ + I₂ + I3 + ...
• Resistência Elétrica:
  -Símbolo: I
  -Unidade SI de medida: Ohm (Ω)
  -Mede-se com: Ohmímetros
  -Maior resistência = pior condutor elétrico
  -Menor resistência = melhor condutor elétrico

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A Corrente Elétrica Contínua e Alternada

Como já vimos antes, a corrente elétrica é o movimento orientado de partículas com carga elétrica. Para ser usada num circuito é necessário uma fonte - a pilha - que obriga as partículas a moverem-se sempre no mesmo sentido.

Nas pilhas, nas associações de pilhas e nas baterias, os polos positivo e negativo não mudam, logo o movimento das partículas com carga elétrica também não. Chama-se a isso corrente contínua (DC).

Convencionou-se que o sentido da corrente era do polo positivo para o negativo (o sentido convencional) mas a verdade é que é ao contrário (sentido real).

Outras fontes de energia elétrica produzem corrente elétrica que muda periodicamente de sentido, pois o movimento das partículas ou corpusculos com carga elétrica ora se dá num sentido ora no outro. A essa corrente chama-se corrente alternada (DC). 50 Hz é a frequência da nossa corrente elétrica, porque vai e vem 50 vezes por segundo.

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Os Circuitos em Série e em Paralelo

Num circuito em série, só há um caminho para a eletricidade. O interruptor comanda todas as lâmpadas independentemente da sua localização, e quando se retira uma todas elas apagam.Além disso, quanto maior for o número de lâmpadas, menor é a luminosidade de cada uma. Por essas razões, os circuitos em série têm pouco interesse.

Num circuito em paralelo há vários ramos, logo vários caminhos para a eletricidade. Um interruptor colocado no ramo principal afeta todas as lâmpadas, mas um colocado num ramo secundário só afeta as que lá estão instaladas. Quando se retira uma das lâmpadas as outras continuam a acender, e mesmo quando se aumenta o número de lâmpadas a luminosidade mantém-se. Os circuitos em paralelo são, por esse motivo, utilizados na maior parte das situações.

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Os Circuitos Elétricos

A corrente elétrica é o movimento orientado de partículas com carga elétrica. No caso dos metais, essas partículas são os eletrões de valência, e nas soluções iónicas são os iões.

Ela percorre circuitos elétricos, caminhos constituídos por uma fonte de energia (pilha, tomada de rede elétrica e outros geradores), fios condutores e recetores (lâmpadas, motores, aquecedores, etc).

Esses caminhos podem ter resistências, reóstatos, voltímetros, amperímetros e interruptores. Os interruptores são muito importantes visto que um circuito não funciona se estiver aberto (a corrente fica interrompida). Para cumprir a sua função, o circuito deve estar fechado.

Todos os dispositivos elétricos têm dois terminais que, no caso da pilha, se chamam positivo e negativo.

Quando se troca o os terminais da pilha, muda-se o sentido da corrente, passando-se do real (polo negativo -> polo positivo) para o convencional (polo positivo -> polo negativo) ou vice versa. As lâmpadas e as resistências  não alteram o seu funcionamento, mas o motor muda de direção, provando assim a existência de um sentido da corrente.

Os circuitos elétricos são representados por meio de esquemas, fazendo corresponder a cada dispositivo o seu símbolo:

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