Corrente Elétrica

Se você se lembrar dos nossos estudos de Eletrostática, vai se recordar que todos os pontos de um condutor que está em equilíbrio eletrostático estão sob mesmo potencial elétrico.

Como consequência, não ocorre movimento ordenado de cargas e elas ficam espalhadas ao longo da superfície do condutor.

Entretanto, se submetermos essas cargas a uma diferença de potencial, elas passam a se movimentar ordenadamente: as cargas positivas indo para a região de menor potencial e as negativas indo para a região de maior potencial.

Chamamos de corrente elétrica esse fluxo ordenado (apresenta direção e sentido preferenciais) de portadores de carga elétrica, sendo a Eletrodinâmica a área da Física responsável por estudar essas correntes. 

Nesse sentido, uma corrente elétrica consiste, essencialmente, em uma quantidade não nula de carga atravessando certa região ao longo de um intervalo de tempo.

Portanto, podemos definir matematicamente uma corrente elétrica, representada pela letra i, como:

$$\iota=\frac{Q}{\Delta \tau}$$

Q representa a carga que atravessou certa região durante o intervalo de tempo Δt. No sistema internacional, corrente elétrica é medida em ampère, em homenagem ao físico francês André Marie Ampère.

Note que, se passarmos o tempo para o outro lado da equação, chegamos em:

$$Q=\iota \Delta\tau$$

A passagem acima pode parecer óbvia. Contudo, muitos exercícios de vestibular apresentam um gráfico que mostra como certa corrente elétrica i varia em função do tempo e, em seguida, questionam quanto de carga elétrica circulou em um certo intervalo de tempo.

Para resolver essa questão, basta saber que a carga Q pode ser calculada como a área do gráfico de i em função de t. 

Ainda que a definição de corrente permita que esses portadores de carga sejam, inclusive, íons, o nosso estudo será focado no caso de elétrons livres se movimentando ao longo de um condutor metálico, como um fio de cobre, por exemplo. Caso esse condutor seja moldado de forma a compor um caminho fechado para que a corrente passe, dizemos que temos um circuito elétrico.

Conforme já vimos, essa movimentação de portadores de carga só ocorre devido à existência de uma diferença de potencial. Desse modo, na composição de um circuito elétrico sempre se faz necessário a presença de um gerador elétrico.

Esse dispositivo é responsável por manter uma diferença de potencial entre seus terminais, impedindo que a corrente seja interrompida.

Para fazer isso, o gerador converte alguma forma qualquer de energia em energia elétrica, a qual é usada para exercer trabalho sobre os portadores de carga, mantendo-os em movimento.

O terminal do gerador com maior potencial é denominado polo positivo, enquanto que o com menor potencial será o polo negativo.

Alguns exemplos de geradores são as pilhas e as baterias (que convertem a energia química nelas armazenada em energia elétrica), além de turbinas em usinas hidrelétricas e eólicas (que convertem energia mecânica em elétrica).

Em circuitos elétricos, geradores são representados pelo seguinte símbolo:

Representação de um gerador em um circuito elétrico

Vale lembrar, agora, que os elétrons (cargas negativas) movem-se espontaneamente em direção a potenciais mais elevados.

Dessa forma, em um circuito elétrico, os elétrons movem-se partindo do polo negativo do gerador e indo em direção ao polo positivo. Contudo, ao se estudar um circuito, é comum representar com setas a corrente elétrica que por ele circula.

Devido a convenções históricas, entretanto, essas setas são representadas partindo do polo positivo e indo em direção ao polo negativo. Ou seja: o sentido convencional da corrente elétrica é o oposto do sentido real de movimentação dos elétrons.

Note que, se os elétrons fossem cargas positivas, eles seguiriam o mesmo trajeto do sentido convencional da corrente, saindo do polo positivo e indo em direção ao polo negativo.

Dessa maneira, o sentido convencional da corrente também pode ser visto como o sentido de fluxo das cargas positivas.

Por mais estranha que essa convenção possa parecer, ela será seguida em todo o nosso estudo da Eletrodinâmica e também deverá ser usada na resolução de exercícios de vestibulares, visto que muitas regras do Eletromagnetismo são baseadas nesse sentido convencional.

De modo geral, correntes elétricas são classificadas segundo dois fatores: se o valor numérico de i é constante ou se varia com o tempo; e se a corrente flui sempre no mesmo sentido ou se as polaridades do gerador são invertidas ao longo do tempo, fazendo com que a corrente fique alterando seu sentido.

●Corrente contínua constante: é aquela na qual o sentido e o valor da corrente se mantém constantes ao longo do tempo. Trata-se do caso mais comum nas questões de vestibular e ela pode ser encontrada com certa frequência no cotidiano, posto que é a corrente gerada por pilhas e é a presente nos carregadores de celular, por exemplo.

●Corrente contínua pulsante: é aquela na qual o sentido da corrente se mantém constante. Seu valor entretanto varia com o tempo, passando por máximos e mínimos alternadamente. 

●Corrente alternada: é aquela na qual o sentido de deslocamento dos elétrons se altera periodicamente. Dessa forma, eles ficam apenas oscilando em torno de uma mesma posição, em um movimento de vaivém. É a corrente mais presente no cotidiano e nos cabos de alta tensão que vemos na rua e a presente na nossa rede elétrica residencial.