Unidades elétricas

O estudo da corrente elétrica faz parte da área da Física chamada Eletricidade. Sendo a corrente elétrica a base de todo esse campo.

Um conhecimento básico dessa área, como de qualquer outra, é a compreensão de suas unidades, definições e significados.

A unidade básica da eletricidade, a corrente elétrica

A intensidade de corrente elétrica é uma das sete unidades básicas do Sistema Internacional de Unidades. Isso significa que ela é dimensionalmente independente, e que a partir dela são definidas todas as outras unidades usadas na eletricidade.

A corrente elétrica é definida como a quantidade de carga que atravessa ordenadamente uma dada área ou secção transversal de um condutor por unidade de tempo. Ela é medida em ampères, representado por A.

O ampère é fruto do resultado de um experimento. Sua definição no SI é: "uma corrente constante que, se mantida em dois condutores retilíneos e paralelos, de comprimento infinito e secção transversal desprezível, colocados a um metro um do outro no vácuo, produziria entre estes dois condutores uma força igual a 2 x10^-7 Newton por metro de comprimento".

O ampère é normalmente representado como sendo igual a Coulomb por segundo ou C/s. Assim temos:

A = C/s

A carga do elétron

A existência do elétron foi comprovada em 1897 por J.J. Thomson. Mas, sua carga só foi determinada doze anos mais tarde, em 1909, em um experimento realizado por Robert Millikan.

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Com suas medidas, Millikan chegou ao valor de -1,602176565 . 10^-19 C para a carga do elétron.

Em 1985, o Committee on Data for Science and Technology (CODATA) publicou o valor de -1,758 81962 .10¹¹ C/kg para o elétrons, correspondendo ao valor médio encontrado em 200 medidas.

Considerando que a massa do elétron é igual a 9,1093837 × 10^-31kg, e fazendo uma regra de três, temos:

$1 k g espaço espaço espaço espaço espaço espaço espaço espaço espaço espaço espaço espaço espaço espaço espaço espaço espaço espaço espaço espaço espaço espaço espaço espaço espaço espaço espaço espaço espaço seta dupla para a direita menos 1 vírgula 75881962 espaço. espaço 10 à potência de 11 espaço C 9 vírgula 1093837.10 à potência de menos 31 fim do exponencial k g seta dupla para a direita x _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ x espaço igual a espaço menos 1 vírgula 75881962 espaço. espaço 10 à potência de 11. espaço 9 vírgula 1093837.10 à potência de menos 31 fim do exponencial x espaço igual a espaço menos espaço 16 vírgula 021762778 espaço. espaço 10 à potência de menos 20 fim do exponencial x espaço igual a espaço menos espaço espaço 1 vírgula 6021762778 espaço. espaço 10 à potência de menos 19 fim do exponencial C$

Vemos que o valor atualizado da carga do elétron é igual ao valor encontrado por Millikan em seus experimentos até a sexta casa decimal!

A carga total que atravessa a área de uma secção transversal é dada pela quantidade de elétrons (n) vezes a carga do elétrons (e) ou:

C = n.e

Assim, temos que a corrente também pode ser expressa como:

A = n.e / s

Unidades derivadas

As unidades derivadas são aquelas definidas a partir de relações matemáticas e/ou trigonométricas entre as unidades básicas e números ou entre números e outras unidades básicas.

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Na eletricidade temos as seguintes unidades derivadas da corrente: potência elétrica, diferença de potencial elétrico e resistência elétrica, entre outras.

Unidade da carga elétrica, o coulomb (C)

O coulomb é a unidade do Sistema Internacional de Unidades para cargas elétricas.

Ele é uma grandeza derivada do ampère, e possui a seguinte definição: "Um coulomb é definido como a quantidade de carga que se movimenta [ordenadamente] em um fio condutor quando a corrente é de 1 ampère".

Como o ampère é igual a C/s, temos que:

C = A.s, ou seja, a quantidade de carga que atravessa ordenadamente uma secção transversal de um fio é igual à multiplicação da corrente elétrica pela unidade de tempo desejada, desde que medida em segundos.

Unidade da potência elétrica, o watt (W)

A potência é definida como a quantidade de energia elétrica transferida ou consumida por unidade de tempo, ou seja, é a potência que produz 1 joule de energia em um segundo ou:

1 watt = 1 joule / segundo

Unidade da diferença de potencial elétrico, o volt (V)

A diferença de potencial elétrico é conhecido também como ddp, tensão elétrica ou como voltagem, esse último devido à sua unidade de medida. O mais correto é tensão elétrica, mas muita gente ainda usa voltagem.

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Essa grandeza é responsável pelo surgimento do movimento ordenado dos elétrons, ou seja, da corrente. Sem uma ddp os elétrons se movimentam aleatoriamente em todas as direções dentro dos condutores.

Um volt é oficialmente definido como a diferença de potencial que existe entre dois pontos de um fio que é atravessado por uma corrente elétrica de intensidade igual a 1 A e que dissipa no fio uma potência de 1 watt, ou:

1 volt = 1 watt / ampère

Podemos escrever o volt como também sendo igual a: 1 volt = 1 joule / coulomb. Lembrando que C = A.s.

Unidade da resistência elétrica, o ohm ( $ómega maiúsculo$ )

Um ohm é definido como a resistência oferecida à passagem da corrente elétrica de 1 ampère por um trecho de um condutor determinado por dois pontos que estão sujeitos a uma tensão de 1 volt.

Essa definição é representada pela expressão: 1 ohm = 1 volt / ampère

Resumo das unidades derivadas da eletricidade

As unidades derivadas da eletricidade são:

Grandeza	Unidade	Símbolo
Carga elétrica	Coulomb	C
Potencial elétrico	Volt	V
Resistência elétrica	Ohm	$ómega maiúsculo$
Condutância elétrica	Siemens	S
Capacitância elétrica	Farad	F
Densidade de corrente	Ampère/metro quadrado	A/m²
Densidade de carga elétrica	Coulomb/metro quadrado	C/m²