A sessão está se aproximando e é hora de passarmos da teoria à prática. Durante o fim de semana, sentamos e pensamos que muitos estudantes se beneficiariam se tivessem uma coleção de fórmulas básicas de física ao seu alcance. Fórmulas secas com explicação: curtas, concisas, nada supérfluo. Uma coisa muito útil na hora de resolver problemas, você sabe. E durante um exame, quando exatamente o que foi memorizado no dia anterior pode “saltar da sua cabeça”, tal seleção servirá a um excelente propósito.

A maioria dos problemas geralmente é feita nas três seções mais populares da física. Esse Mecânica, termodinâmica E Física molecular, eletricidade. Vamos levá-los!

Fórmulas básicas em dinâmica física, cinemática, estática

Vamos começar com o mais simples. O bom e velho favorito movimento direto e uniforme.

Fórmulas cinemáticas:

Claro, não vamos esquecer o movimento em círculo e depois passaremos para a dinâmica e as leis de Newton.

Depois da dinâmica, é hora de considerar as condições de equilíbrio de corpos e líquidos, ou seja, estática e hidrostática

Apresentamos agora as fórmulas básicas do tema “Trabalho e Energia”. Onde estaríamos sem eles?

Fórmulas básicas de física molecular e termodinâmica

Vamos terminar a seção de mecânica com fórmulas para oscilações e ondas e passar para a física molecular e a termodinâmica.

O fator de eficiência, a lei de Gay-Lussac, a equação de Clapeyron-Mendeleev - todas essas fórmulas caras ao coração são coletadas abaixo.

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Fórmulas básicas em física: eletricidade

É hora de passar para a eletricidade, embora seja menos popular que a termodinâmica. Vamos começar com eletrostática.

E, ao ritmo do tambor, finalizamos com fórmulas para a lei de Ohm, indução eletromagnética e oscilações eletromagnéticas.

Isso é tudo. Claro, toda uma montanha de fórmulas poderia ser citada, mas isso é inútil. Quando há muitas fórmulas, você pode facilmente ficar confuso e até derreter o cérebro. Esperamos que nossa folha de dicas com fórmulas básicas de física o ajude a resolver seus problemas favoritos com mais rapidez e eficiência. E se quiser esclarecer alguma coisa ou não encontrou a fórmula certa: pergunte aos especialistas serviço estudantil. Nossos autores mantêm centenas de fórmulas em suas cabeças e resolvem problemas como nozes. Entre em contato conosco, e em breve qualquer tarefa estará por sua conta.

Fórmulas de eletricidade e magnetismo. O estudo dos fundamentos da eletrodinâmica tradicionalmente começa com um campo elétrico no vácuo. Para calcular a força de interação entre duas cargas pontuais e calcular a intensidade do campo elétrico criado por uma carga pontual, você precisa ser capaz de aplicar a lei de Coulomb. Para calcular as intensidades de campo criadas por cargas estendidas (fio carregado, plano, etc.), é usado o teorema de Gauss. Para um sistema de cargas elétricas é necessário aplicar o princípio

Ao estudar o tema “Corrente Contínua” é necessário considerar as leis de Ohm e Joule-Lenz em todas as formas. Ao estudar “Magnetismo” é necessário ter em mente que o campo magnético é gerado por cargas em movimento e atua sobre cargas em movimento. Aqui você deve prestar atenção à lei Biot-Savart-Laplace. Atenção especial deve ser dada à força de Lorentz e considerar o movimento de uma partícula carregada em um campo magnético.

Os fenômenos elétricos e magnéticos estão conectados por uma forma especial de existência da matéria - o campo eletromagnético. A base da teoria do campo eletromagnético é a teoria de Maxwell.

Tabela de fórmulas básicas de eletricidade e magnetismo

A vida moderna não pode ser imaginada sem eletricidade; este tipo de energia é utilizado de forma mais plena pela humanidade. Porém, nem todos os adultos conseguem lembrar a definição de corrente elétrica de um curso escolar de física (este é um fluxo direcionado de partículas elementares com carga), muito poucas pessoas entendem o que é.

O que é eletricidade

A presença da eletricidade como fenômeno é explicada por uma das principais propriedades da matéria física - a capacidade de ter carga elétrica. Eles podem ser positivos e negativos, enquanto objetos com sinais polares opostos são atraídos entre si, e objetos “equivalentes”, ao contrário, se repelem. Partículas em movimento também são fonte de um campo magnético, o que mais uma vez prova a ligação entre eletricidade e magnetismo.

No nível atômico, a existência da eletricidade pode ser explicada da seguinte forma. As moléculas que constituem todos os corpos contêm átomos constituídos por núcleos e elétrons circulando ao seu redor. Esses elétrons podem, sob certas condições, romper com os núcleos “mãe” e passar para outras órbitas. Como resultado, alguns átomos ficam com “falta de pessoal” de elétrons e alguns têm um excesso deles.

Como a natureza dos elétrons é tal que eles fluem para onde há escassez deles, o movimento constante dos elétrons de uma substância para outra constitui corrente elétrica (da palavra “fluir”). Sabe-se que a eletricidade flui do pólo negativo para o pólo positivo. Portanto, uma substância com falta de elétrons é considerada carregada positivamente, e com excesso - negativamente, e é chamada de “íons”. Se estamos falando de contatos de fios elétricos, então o carregado positivamente é chamado de “zero” e o carregado negativamente é chamado de “fase”.

Em diferentes substâncias, a distância entre os átomos é diferente. Se forem muito pequenos, as camadas de elétrons literalmente se tocam, de modo que os elétrons se movem fácil e rapidamente de um núcleo para outro e vice-versa, criando assim o movimento de uma corrente elétrica. Substâncias como metais são chamadas de condutores.

Em outras substâncias, as distâncias interatômicas são relativamente grandes, portanto são dielétricas, ou seja, não conduzem eletricidade. Primeiro de tudo, é borracha.

Informações adicionais. Quando os núcleos de uma substância emitem elétrons e se movem, é gerada energia que aquece o condutor. Esta propriedade da eletricidade é chamada de “potência” e é medida em watts. Essa energia também pode ser convertida em luz ou outra forma.

Para o fluxo contínuo de eletricidade através da rede, os potenciais nos pontos finais dos condutores (das linhas de energia à fiação doméstica) devem ser diferentes.

História da descoberta da eletricidade

O que é a eletricidade, de onde ela vem e suas demais características são fundamentalmente estudadas pela ciência da termodinâmica com ciências afins: termodinâmica quântica e eletrônica.

Dizer que algum cientista inventou a corrente elétrica seria errado, porque desde a antiguidade muitos pesquisadores e cientistas a estudam. O próprio termo “eletricidade” foi introduzido pelo matemático grego Tales; esta palavra significa “âmbar”, pois foi em experimentos com um bastão de âmbar e lã que Tales conseguiu gerar eletricidade estática e descrever esse fenômeno.

O romano Plínio também estudou as propriedades elétricas da resina e Aristóteles estudou enguias elétricas.

Mais tarde, a primeira pessoa a estudar minuciosamente as propriedades da corrente elétrica foi V. Gilbert, o médico da Rainha da Inglaterra. O burgomestre alemão de Magdeburg O.f. Gericke é considerado o criador da primeira lâmpada feita de bola de enxofre ralada. E o grande Newton provou a existência da eletricidade estática.

No início do século XVIII, o físico inglês S. Gray dividiu as substâncias em condutores e não condutores, e o cientista holandês Pieter van Musschenbroek inventou uma jarra de Leyden capaz de acumular carga elétrica, ou seja, foi o primeiro capacitor. O cientista e político americano B. Franklin foi o primeiro a desenvolver a teoria da eletricidade em termos científicos.

Todo o século XVIII foi rico em descobertas no domínio da electricidade: estabeleceu-se a natureza eléctrica dos raios, construiu-se um campo magnético artificial, existiu dois tipos de cargas (“mais” e “menos”) e, como consequência , dois pólos foram revelados (naturalista norte-americano R. Simmer) , Coulomb descobriu a lei da interação entre cargas elétricas pontuais.

No século seguinte, foram inventadas baterias (pelo cientista italiano Volta), uma lâmpada de arco (pelo inglês Davey) e também um protótipo do primeiro dínamo. 1820 é considerado o ano do nascimento da ciência eletrodinâmica, foi o que fez o francês Ampere, que deu seu nome à unidade de indicação da força da corrente elétrica, e o escocês Maxwell deduziu a teoria da luz do eletromagnetismo. O russo Lodygin inventou uma lâmpada incandescente com núcleo de carvão - a progenitora das lâmpadas modernas. Há pouco mais de cem anos, a lâmpada neon foi inventada (pelo cientista francês Georges Claude).

Até hoje, as pesquisas e descobertas no campo da eletricidade continuam, por exemplo, a teoria da eletrodinâmica quântica e a interação de ondas elétricas fracas. Entre todos os cientistas envolvidos no estudo da eletricidade, Nikola Tesla ocupa um lugar especial - muitas das suas invenções e teorias sobre como a eletricidade funciona ainda não são totalmente apreciadas.

Eletricidade natural

Durante muito tempo acreditou-se que a eletricidade “por si só” não existia na natureza. Esse equívoco foi dissipado por B. Franklin, que provou a natureza elétrica dos relâmpagos. Foram eles, segundo uma versão dos cientistas, que contribuíram para a síntese dos primeiros aminoácidos da Terra.

A eletricidade também é gerada dentro dos organismos vivos, o que gera impulsos nervosos que fornecem funções motoras, respiratórias e outras funções vitais.

Interessante. Muitos cientistas consideram o corpo humano um sistema elétrico autônomo dotado de funções autorreguladoras.

Representantes do mundo animal também possuem sua própria eletricidade. Por exemplo, algumas raças de peixes (enguias, lampreias, arraias, tamboris e outros) utilizam-no para proteção, caça, obtenção de alimento e orientação no espaço subaquático. Um órgão especial no corpo desses peixes gera eletricidade e a armazena, como em um capacitor, sua frequência é de centenas de hertz e sua voltagem é de 4 a 5 volts.

Obtendo e usando eletricidade

A eletricidade no nosso tempo é a base de uma vida confortável, por isso a humanidade necessita da sua produção constante. Para isso, estão sendo construídos diversos tipos de usinas (hidrelétricas, térmicas, nucleares, eólicas, maremotrizes e solares), capazes de gerar megawatts de eletricidade com o auxílio de geradores. Este processo é baseado na conversão de energia mecânica (energia da queda d'água em usinas hidrelétricas), térmica (combustão de combustível de carbono - carvão duro e lenhite, turfa em usinas termelétricas) ou interatômica (decadência atômica de urânio radioativo e plutônio em centrais nucleares) em energia eléctrica.

Muita investigação científica é dedicada às forças eléctricas da Terra, as quais procuram aproveitar a electricidade atmosférica para o benefício da humanidade - gerando electricidade.

Os cientistas propuseram muitos dispositivos geradores de corrente interessantes que tornam possível produzir eletricidade a partir de um ímã. Eles usam a capacidade dos ímãs permanentes para realizar um trabalho útil na forma de torque. Surge como resultado da repulsão entre campos magnéticos com carga semelhante nos dispositivos do estator e do rotor.

A eletricidade é mais popular do que todas as outras fontes de energia porque tem muitas vantagens:

• fácil movimentação até o consumidor;
• rápida conversão em energia térmica ou mecânica;
• são possíveis novas áreas de sua aplicação (veículos elétricos);
• descoberta de novas propriedades (supercondutividade).

Eletricidade é o movimento de íons com cargas diferentes dentro de um condutor. Este é um grande presente da natureza, que as pessoas conhecem desde a antiguidade, e este processo ainda não está concluído, embora a humanidade já tenha aprendido a extraí-lo em grandes quantidades. A eletricidade desempenha um papel importante no desenvolvimento da sociedade moderna. Podemos dizer que sem ela a vida da maioria dos nossos contemporâneos simplesmente irá parar, porque não é à toa que quando falta luz as pessoas dizem que “apagaram as luzes”.

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Intensidade do campo elétrico

A intensidade do campo elétrico é uma característica vetorial do campo, uma força que atua sobre uma carga elétrica unitária em repouso em um determinado referencial.

A tensão é determinada pela fórmula:

$E↖(→)=(F↖(→))/(q)$

onde $E↖(→)$ é a intensidade do campo; $F↖(→)$ é a força que atua sobre a carga $q$ colocada em um determinado ponto do campo. A direção do vetor $E↖(→)$ coincide com a direção da força que atua sobre a carga positiva e é oposta à direção da força que atua sobre a carga negativa.

A unidade SI de tensão é volt por metro (V/m).

Intensidade de campo de uma carga pontual. De acordo com a lei de Coulomb, uma carga pontual $q_0$ atua sobre outra carga $q$ com uma força igual a

$F=k(|q_0||q|)/(r^2)$

O módulo da intensidade do campo de uma carga pontual $q_0$ a uma distância $r$ dela é igual a

$E=(F)/(q)=k(|q_0|)/(r^2)$

O vetor de intensidade em qualquer ponto do campo elétrico é direcionado ao longo da linha reta que conecta esse ponto à carga.

Linhas de campo elétrico

O campo elétrico no espaço é geralmente representado por linhas de força. O conceito de linhas de força foi introduzido por M. Faraday enquanto estudava o magnetismo. Este conceito foi então desenvolvido por J. Maxwell em sua pesquisa sobre eletromagnetismo.

Uma linha de força, ou linha de intensidade do campo elétrico, é uma linha cuja tangente em cada ponto coincide com a direção da força que atua sobre uma carga pontual positiva localizada naquele ponto do campo.

Linhas de tensão de uma bola carregada positivamente;

Linhas de tensão de duas bolas com cargas opostas;

Linhas de tensão de duas bolas com carga semelhante

Linhas de tensão de duas placas carregadas com cargas de sinais diferentes, mas iguais em valor absoluto.

As linhas de tensão da última figura são quase paralelas no espaço entre as placas e sua densidade é a mesma. Isto sugere que o campo nesta região do espaço é uniforme. Um campo elétrico é denominado homogêneo se sua intensidade for a mesma em todos os pontos do espaço.

Num campo eletrostático, as linhas de força não são fechadas; elas sempre começam nas cargas positivas e terminam nas cargas negativas. Eles não se cruzam em nenhum lugar; a intersecção das linhas de campo indicaria a incerteza da direção da intensidade do campo no ponto de interseção. A densidade das linhas de campo é maior perto de corpos carregados, onde a intensidade do campo é maior.

Campo de uma bola carregada. A intensidade do campo de uma bola condutora carregada a uma distância do centro da bola excedendo seu raio $r≥R$ é determinada pela mesma fórmula que os campos de uma carga pontual. Isto é evidenciado pela distribuição das linhas de campo, semelhante à distribuição das linhas de intensidade de uma carga pontual.

A carga da bola é distribuída uniformemente em sua superfície. Dentro da bola condutora, a intensidade do campo é zero.

Um campo magnético. Interação magnética

O fenômeno de interação entre ímãs permanentes (o estabelecimento de uma agulha magnética ao longo do meridiano magnético da Terra, a atração de pólos diferentes, a repulsão de pólos semelhantes) é conhecido desde a antiguidade e foi sistematicamente estudado por W. Gilbert (os resultados foram publicado em 1600 em seu tratado “Sobre o Ímã, os Corpos Magnéticos e o Grande Ímã - Terra”).

Ímãs naturais (naturais)

As propriedades magnéticas de alguns minerais naturais já eram conhecidas na antiguidade. Assim, há evidências escritas de mais de 2.000 anos atrás sobre o uso de ímãs permanentes naturais como bússolas na China. A atração e repulsão de ímãs e a magnetização de limalha de ferro por eles são mencionadas nas obras de antigos cientistas gregos e romanos (por exemplo, no poema “Sobre a Natureza das Coisas” de Lucrécio Cara).

Os ímãs naturais são pedaços de minério de ferro magnético (magnetita), constituídos por $FeO$ (31%) e $Fe_2O$ (69%). Se tal pedaço de mineral for aproximado de pequenos objetos de ferro - pregos, serragem, uma lâmina fina, etc., eles serão atraídos por ele.

Ímãs permanentes artificiais

Ímã permanente- trata-se de um produto feito de um material que é fonte autônoma (independente, isolada) de campo magnético constante.

Os ímãs permanentes artificiais são feitos de ligas especiais, que incluem ferro, níquel, cobalto, etc. Esses metais adquirem propriedades magnéticas (magnetizam) se forem aproximados dos ímãs permanentes. Portanto, para fazer deles ímãs permanentes, eles são especialmente mantidos em campos magnéticos fortes, após o que eles próprios se tornam fontes de um campo magnético constante e são capazes de reter propriedades magnéticas por um longo tempo.

A figura mostra um arco e uma tira de ímãs.

Na Fig. são apresentadas imagens dos campos magnéticos desses ímãs, obtidas pelo método que M. Faraday utilizou pela primeira vez em suas pesquisas: com a ajuda de limalha de ferro espalhada em uma folha de papel sobre a qual repousa o ímã. Cada ímã possui dois pólos - estes são os locais de maior concentração das linhas do campo magnético (também são chamados linhas de campo magnético, ou linhas de campo de indução magnética). Esses são os locais para os quais a limalha de ferro é mais atraída. Um dos pólos é geralmente chamado norte(($N$), outro - sulista($S$). Se você aproximar dois ímãs com pólos semelhantes, verá que eles se repelem e, se tiverem pólos opostos, eles se atraem.

Na Fig. é visto claramente que as linhas magnéticas do ímã são linhas fechadas. As linhas do campo magnético de dois ímãs frente a frente com pólos iguais e diferentes são mostradas. A parte central dessas pinturas lembra padrões de campos elétricos de duas cargas (opostas e semelhantes). No entanto, uma diferença significativa entre os campos eléctricos e magnéticos é que as linhas do campo eléctrico começam e terminam nas cargas. Cargas magnéticas não existem na natureza. As linhas do campo magnético saem do pólo norte do ímã e entram no sul; elas continuam no corpo do ímã, ou seja, como mencionado acima, são linhas fechadas. Os campos cujas linhas de campo estão fechadas são chamados vórtice. Um campo magnético é um campo de vórtice (esta é a diferença de um campo elétrico).

Aplicação de ímãs

O dispositivo magnético mais antigo é a conhecida bússola. Na tecnologia moderna, os ímãs são amplamente utilizados: em motores elétricos, em engenharia de rádio, em equipamentos de medição elétrica, etc.

Campo magnético da Terra

O globo é um ímã. Como qualquer ímã, ele possui seu próprio campo magnético e seus próprios pólos magnéticos. É por isso que a agulha da bússola está orientada em uma determinada direção. É claro para onde exatamente o pólo norte da agulha magnética deve apontar, porque pólos opostos se atraem. Portanto, o pólo norte da agulha magnética aponta para o pólo magnético sul da Terra. Este pólo está localizado no norte do globo, um pouco afastado do pólo geográfico norte (na Ilha do Príncipe de Gales - cerca de $ 75°$ de latitude norte e $ 99°$ de longitude oeste, a uma distância de aproximadamente $ 2.100$ km do norte geográfico pólo).

Ao se aproximar do pólo geográfico norte, as linhas de força do campo magnético da Terra inclinam-se cada vez mais em direção ao horizonte em um ângulo maior, e na região do pólo magnético sul tornam-se verticais.

O pólo magnético norte da Terra está localizado próximo ao pólo geográfico sul, ou seja, a $ 66,5°$ de latitude sul e $ 140°$ de longitude leste. Aqui as linhas do campo magnético saem da Terra.

Em outras palavras, os pólos magnéticos da Terra não coincidem com os seus pólos geográficos. Portanto, a direção da agulha magnética não coincide com a direção do meridiano geográfico, e a agulha magnética da bússola mostra apenas aproximadamente a direção norte.

A agulha da bússola também pode ser influenciada por alguns fenômenos naturais, por exemplo, tempestades magnéticas, que são mudanças temporárias no campo magnético da Terra associadas à atividade solar. A atividade solar é acompanhada pela emissão de fluxos de partículas carregadas, em particular elétrons e prótons, da superfície do Sol. Esses fluxos, movendo-se em alta velocidade, criam seu próprio campo magnético que interage com o campo magnético da Terra.

No globo (exceto para mudanças de curto prazo no campo magnético) existem áreas nas quais há um desvio constante na direção da agulha magnética em relação à direção da linha magnética da Terra. Estas são as áreas anomalia magnética(do grego anomalia - desvio, anormalidade). Uma das maiores áreas desse tipo é a anomalia magnética de Kursk. As anomalias são causadas por enormes depósitos de minério de ferro em profundidades relativamente rasas.

O campo magnético da Terra protege de forma confiável a superfície da Terra da radiação cósmica, cujo efeito sobre os organismos vivos é destrutivo.

Os voos de estações espaciais e naves interplanetárias permitiram constatar que a Lua e o planeta Vênus não possuem campo magnético, enquanto o planeta Marte possui um campo magnético muito fraco.

Experimentos de Oerstedai ​​​​Ampere. Indução de campo magnético

Em 1820, o cientista dinamarquês G. H. Oersted descobriu que uma agulha magnética colocada perto de um condutor através do qual a corrente flui gira, tendendo a ser perpendicular ao condutor.

O diagrama do experimento de G. H. Oersted é mostrado na figura. O condutor incluído no circuito da fonte de corrente está localizado acima da agulha magnética, paralelo ao seu eixo. Quando o circuito é fechado, a agulha magnética se desvia de sua posição original. Quando o circuito é aberto, a agulha magnética retorna à sua posição original. Segue-se que o condutor condutor de corrente e a agulha magnética interagem entre si. Com base neste experimento, podemos concluir que existe um campo magnético associado ao fluxo de corrente em um condutor e à natureza de vórtice desse campo. O experimento descrito e seus resultados foram a conquista científica mais importante de Oersted.

No mesmo ano, o físico francês Ampere, interessado nos experimentos de Oersted, descobriu a interação de dois condutores retos com a corrente. Descobriu-se que se as correntes nos condutores fluem em uma direção, ou seja, são paralelas, então os condutores se atraem, se em direções opostas (ou seja, são antiparalelos), então se repelem.

As interações entre condutores que transportam corrente, ou seja, interações entre cargas elétricas em movimento, são chamadas de magnéticas, e as forças com as quais os condutores que transportam corrente agem uns sobre os outros são chamadas de forças magnéticas.

De acordo com a teoria da ação de curto alcance, à qual aderiu M. Faraday, a corrente em um dos condutores não pode afetar diretamente a corrente no outro condutor. Semelhante ao caso das cargas elétricas estacionárias em torno das quais existe um campo elétrico, concluiu-se que no espaço ao redor das correntes, existe um campo magnético, que atua com alguma força sobre outro condutor condutor de corrente colocado neste campo, ou sobre um ímã permanente. Por sua vez, o campo magnético criado pelo segundo condutor condutor de corrente atua sobre a corrente do primeiro condutor.

Assim como um campo elétrico é detectado pelo seu efeito sobre uma carga de teste introduzida neste campo, um campo magnético pode ser detectado pelo efeito de orientação de um campo magnético em um quadro com uma corrente pequena (em comparação com as distâncias nas quais o campo magnético campo muda visivelmente) dimensões.

Os fios que fornecem corrente à estrutura devem estar entrelaçados (ou colocados próximos uns dos outros), então a força resultante exercida pelo campo magnético sobre esses fios será zero. As forças que atuam em tal estrutura condutora de corrente irão girá-la de modo que seu plano se torne perpendicular às linhas de indução do campo magnético. No exemplo, a estrutura irá girar de modo que o condutor que transporta a corrente fique no plano da estrutura. Quando a direção da corrente no condutor muda, a estrutura girará $180°$. No campo entre os pólos de um ímã permanente, a estrutura girará com um plano perpendicular às linhas de força magnética do ímã.

Indução magnética

A indução magnética ($B↖(→)$) é uma grandeza física vetorial que caracteriza o campo magnético.

A direção do vetor de indução magnética $B↖(→)$ é considerada:

1) a direção do pólo sul $S$ ao pólo norte $N$ de uma agulha magnética posicionada livremente em um campo magnético, ou

2) a direção da normal positiva a um circuito fechado com corrente em uma suspensão flexível, instalada livremente em um campo magnético. A normal direcionada ao movimento da ponta da verruma (com rosca direita), cujo cabo gira no sentido da corrente na moldura, é considerada positiva.

É claro que as direções 1) e 2) coincidem, o que foi estabelecido pelos experimentos de Ampere.

Quanto à magnitude da indução magnética (ou seja, seu módulo) $B$, que poderia caracterizar a intensidade do campo, experimentos estabeleceram que a força máxima $F$ com a qual o campo atua sobre um condutor condutor de corrente (colocado perpendicularmente ao campo magnético das linhas de indução), depende da corrente $I$ no condutor e do seu comprimento $∆l$ (proporcional a eles). No entanto, a força que atua sobre um elemento de corrente (de comprimento unitário e intensidade de corrente) depende apenas do próprio campo, ou seja, a razão $(F)/(I∆l)$ para um determinado campo é um valor constante (semelhante ao razão entre força e carga para campo elétrico). Este valor é determinado como indução magnética.

A indução do campo magnético em um determinado ponto é igual à razão entre a força máxima que atua em um condutor que transporta corrente e o comprimento do condutor e a intensidade da corrente no condutor colocado neste ponto.

Quanto maior a indução magnética em um determinado ponto do campo, maior será a força que o campo naquele ponto atuará sobre uma agulha magnética ou uma carga elétrica em movimento.

A unidade SI de indução magnética é Tesla(Tl), em homenagem ao engenheiro elétrico sérvio Nikola Tesla. Como pode ser visto na fórmula, $1$ T $=l(H)/(A m)$

Se houver várias fontes diferentes de campo magnético, cujos vetores de indução em um determinado ponto do espaço são iguais a $(В_1)↖(→), (В_2)↖(→), (В_3)↖(→),. ..$, então, de acordo com o princípio da superposição de campo, a indução do campo magnético neste ponto é igual à soma dos vetores de indução do campo magnético criados cada fonte.

$В↖(→)=(В_1)↖(→)+(В_2)↖(→)+(В_3)↖(→)+...$

Linhas de indução magnética

Para visualizar o campo magnético, M. Faraday introduziu o conceito linhas magnéticas de força, que ele demonstrou repetidamente em seus experimentos. Uma imagem das linhas de campo pode ser facilmente obtida usando limalha de ferro espalhada em papelão. A figura mostra: linhas de indução magnética de corrente contínua, solenóide, corrente circular, ímã direto.

Linhas de indução magnética, ou linhas magnéticas de força, ou simplesmente linhas magnéticas são chamadas de linhas cujas tangentes em qualquer ponto coincidem com a direção do vetor de indução magnética $B↖(→)$ neste ponto do campo.

Se, em vez de limalha de ferro, pequenas agulhas magnéticas forem colocadas ao redor de um longo condutor reto que transporta corrente, então você poderá ver não apenas a configuração das linhas de campo (círculos concêntricos), mas também a direção das linhas de campo (o pólo norte de a agulha magnética indica a direção do vetor de indução em um determinado ponto).

A direção do campo magnético da corrente direta pode ser determinada por regra de gimlet certa.

Se você girar a alça da verruma de modo que o movimento de translação da ponta da verruma indique a direção da corrente, então a direção de rotação da alça da verruma indicará a direção das linhas do campo magnético da corrente.

A direção do campo magnético da corrente direta também pode ser determinada usando primeira regra da mão direita.

Se você segurar o condutor com a mão direita, apontando o polegar dobrado na direção da corrente, as pontas dos dedos restantes em cada ponto mostrarão a direção do vetor de indução naquele ponto.

Campo de vórtice

As linhas de indução magnética estão fechadas, o que indica que não existem cargas magnéticas na natureza. Campos cujas linhas de campo estão fechadas são chamados campos de vórtice. Ou seja, o campo magnético é um campo de vórtice. Isso difere do campo elétrico criado por cargas.

Solenóide

Um solenóide é uma bobina de fio que transporta corrente.

O solenóide é caracterizado pelo número de voltas por unidade de comprimento $n$, comprimento $l$ e diâmetro $d$. A espessura do fio no solenóide e o passo da hélice (linha helicoidal) são pequenos comparados ao seu diâmetro $d$ e comprimento $l$. O termo “solenóide” também é usado em um sentido mais amplo - este é o nome dado a bobinas com seção transversal arbitrária (solenóide quadrado, solenóide retangular) e não necessariamente de formato cilíndrico (solenóide toroidal). Existem solenóides longos ($l>>d$) e curtos ($l

O solenóide foi inventado em 1820 por A. Ampere para potencializar a ação magnética da corrente descoberta por X. Oersted e utilizada por D. Arago em experimentos de magnetização de hastes de aço. As propriedades magnéticas de um solenóide foram estudadas experimentalmente por Ampere em 1822 (ao mesmo tempo em que ele introduziu o termo “solenóide”). Foi estabelecida a equivalência do solenóide aos ímãs naturais permanentes, o que foi uma confirmação da teoria eletrodinâmica de Ampere, que explicava o magnetismo pela interação de correntes moleculares em anel escondidas nos corpos.

As linhas do campo magnético do solenóide são mostradas na figura. A direção dessas linhas é determinada usando segunda regra da mão direita.

Se você segurar o solenóide com a palma da mão direita, direcionando quatro dedos ao longo da corrente nas voltas, o polegar estendido indicará a direção das linhas magnéticas dentro do solenóide.

Comparando o campo magnético de um solenóide com o campo de um ímã permanente, você pode ver que eles são muito semelhantes. Como um ímã, um solenóide tem dois pólos - norte ($N$) e sul ($S$). O Pólo Norte é aquele de onde emergem as linhas magnéticas; o pólo sul é aquele em que eles entram. O pólo norte do solenóide está sempre localizado no lado para onde aponta o polegar da palma da mão quando é posicionado de acordo com a segunda regra da mão direita.

Um solenóide em forma de bobina com grande número de voltas é usado como ímã.

Estudos do campo magnético de um solenóide mostram que o efeito magnético de um solenóide aumenta com o aumento da corrente e do número de voltas no solenóide. Além disso, a ação magnética de um solenóide ou bobina condutora de corrente é potencializada pela introdução de uma barra de ferro nele, que é chamada essencial.

Eletroímãs

Um solenóide com núcleo de ferro em seu interior é chamado eletroímã.

Os eletroímãs podem conter não uma, mas várias bobinas (enrolamentos) e possuem núcleos de diferentes formatos.

Esse eletroímã foi construído pela primeira vez pelo inventor inglês W. Sturgeon em 1825. Com uma massa de $ 0,2$ kg, o eletroímã de W. Sturgeon segurava uma carga pesando $ 36$ N. No mesmo ano, J. Joule aumentou a força de sustentação do eletroímã para $ 200$ N, e seis anos depois o cientista americano J. Henry construiu um eletroímã pesando $ 300$ kg, capaz de suportar uma carga pesando $ 1$ t!

Os eletroímãs modernos podem levantar cargas pesando várias dezenas de toneladas. Eles são usados ​​​​em fábricas para movimentar produtos pesados ​​​​de ferro e aço. Os eletroímãs também são usados ​​na agricultura para limpar ervas daninhas dos grãos de várias plantas e em outras indústrias.

Potência Ampere

Uma seção reta do condutor $∆l$, através da qual flui a corrente $I$, sofre a ação de uma força $F$ em um campo magnético com indução $B$.

Para calcular esta força, use a expressão:

$F=B|I|∆lsinα$

onde $α$ é o ângulo entre o vetor $B↖(→)$ e a direção do segmento condutor com corrente (elemento de corrente); A direção do elemento de corrente é considerada a direção na qual a corrente flui através do condutor. A força $F$ é chamada Força Ampere em homenagem ao físico francês A. M. Ampere, que foi o primeiro a descobrir o efeito de um campo magnético em um condutor que transporta corrente. (Na verdade, Ampere estabeleceu uma lei para a força de interação entre dois elementos de condutores que transportam corrente. Ele foi um proponente da teoria da ação de longo alcance e não usou o conceito de campo.

No entanto, de acordo com a tradição e em memória dos méritos do cientista, a expressão para a força que atua sobre um condutor que transporta corrente a partir de um campo magnético também é chamada de lei de Ampère.)

A direção da força de Ampere é determinada usando a regra da mão esquerda.

Se você posicionar a palma da mão esquerda de modo que as linhas do campo magnético entrem perpendicularmente e os quatro dedos estendidos indicarem a direção da corrente no condutor, o polegar estendido indicará a direção da força que atua sobre a corrente. condutor de transporte. Assim, a força Ampere é sempre perpendicular ao vetor de indução do campo magnético e à direção da corrente no condutor, ou seja, perpendicular ao plano em que se encontram esses dois vetores.

A consequência da força Ampere é a rotação do quadro condutor de corrente em um campo magnético constante. Isto encontra aplicação prática em muitos dispositivos, por ex. instrumentos de medição elétricos- galvanômetros, amperímetros, onde uma moldura móvel com corrente gira no campo de um ímã permanente e pelo ângulo de deflexão de um ponteiro conectado fixamente à moldura, pode-se avaliar a quantidade de corrente que flui no circuito.

Graças ao efeito rotativo do campo magnético na estrutura condutora de corrente, também foi possível criar e usar motores elétricos- máquinas nas quais a energia elétrica é convertida em energia mecânica.

Força de Lorentz

A força de Lorentz é uma força que atua sobre uma carga elétrica de ponto móvel em um campo magnético externo.

O físico holandês H. A. Lorenz no final do século XIX. estabeleceu que a força exercida por um campo magnético sobre uma partícula carregada em movimento é sempre perpendicular à direção do movimento da partícula e às linhas de força do campo magnético no qual esta partícula se move.

A direção da força de Lorentz pode ser determinada usando a regra da mão esquerda.

Se você posicionar a palma da mão esquerda de modo que os quatro dedos estendidos indiquem a direção do movimento da carga e o vetor do campo de indução magnética entre na palma, o polegar estendido indicará a direção da força de Lorentz atuando sobre a carga positiva.

Se a carga da partícula for negativa, a força de Lorentz será direcionada na direção oposta.

O módulo da força de Lorentz é facilmente determinado pela lei de Ampere e é:

onde $q$ é a carga da partícula, $υ$ é a velocidade de seu movimento, $α$ é o ângulo entre os vetores velocidade e indução do campo magnético.

Se, além do campo magnético, existe também um campo elétrico que atua sobre a carga com uma força $(F_(el))↖(→)=qE↖(→)$, então a força total que atua sobre a carga é igual a:

$F↖(→)=(F_(el))↖(→)+(F_l)↖(→)$

Freqüentemente, essa força total é chamada de força de Lorentz, e a força expressa pela fórmula $F=|q|υBsinα$ é chamada parte magnética da força de Lorentz.

Como a força de Lorentz é perpendicular à direção do movimento da partícula, ela não pode alterar sua velocidade (ela não realiza trabalho), mas só pode alterar a direção de seu movimento, ou seja, dobrar a trajetória.

Essa curvatura da trajetória dos elétrons em um tubo de imagem de TV é fácil de observar se você levar um ímã permanente até a tela: a imagem ficará distorcida.

Movimento de uma partícula carregada em um campo magnético uniforme. Deixe uma partícula carregada voar com uma velocidade $υ$ em um campo magnético uniforme perpendicular às linhas de tensão. A força exercida pelo campo magnético sobre a partícula fará com que ela gire uniformemente em um círculo de raio r, o que é fácil de encontrar usando a segunda lei de Newton, a expressão para aceleração centrípeta e a fórmula $F=|q|υBsinα$:

$(mυ^2)/(r)=|q|υB$

A partir daqui obtemos

$r=(mυ)/(|q|B)$

onde $m$ é a massa da partícula.

Aplicação da força de Lorentz. A ação de um campo magnético sobre cargas em movimento é usada, por exemplo, em espectrógrafos de massa, que permitem separar as partículas carregadas pelas suas cargas específicas, ou seja, pela razão entre a carga de uma partícula e a sua massa, e a partir dos resultados obtidos determinar com precisão as massas das partículas.

A câmara de vácuo do dispositivo é colocada em um campo (o vetor de indução $B↖(→)$ é perpendicular à figura). Partículas carregadas (elétrons ou íons) aceleradas pelo campo elétrico, tendo descrito um arco, caem sobre a chapa fotográfica, onde deixam um traço que permite medir com grande precisão o raio da trajetória $r$. Este raio determina a carga específica do íon. Conhecendo a carga de um íon, é fácil calcular sua massa.

Propriedades magnéticas de substâncias

Para explicar a existência do campo magnético dos ímãs permanentes, Ampere sugeriu que existem correntes circulares microscópicas em uma substância com propriedades magnéticas (eram chamadas molecular). Esta ideia foi posteriormente, após a descoberta do elétron e da estrutura do átomo, brilhantemente confirmada: essas correntes são criadas pelo movimento dos elétrons ao redor do núcleo e, sendo orientadas da mesma forma, no total criam um campo ao redor e dentro o ímã.

Na Fig. os planos nos quais as correntes elétricas elementares estão localizadas são orientados aleatoriamente devido ao movimento térmico caótico dos átomos, e a substância não exibe propriedades magnéticas. No estado magnetizado (sob a influência, por exemplo, de um campo magnético externo), esses planos são orientados de forma idêntica e suas ações se somam.

Permeabilidade magnética. A reação do meio à influência de um campo magnético externo com indução $B_0$ (campo no vácuo) é determinada pela suscetibilidade magnética $μ$:

onde $B$ é a indução do campo magnético na substância. A permeabilidade magnética é semelhante à constante dielétrica $ε$.

Com base em suas propriedades magnéticas, as substâncias são divididas em Diamagnetos, paramagnetos e ferromagnetos. Para materiais diamagnéticos, o coeficiente $μ$, que caracteriza as propriedades magnéticas do meio, é inferior a $1$ (por exemplo, para bismuto $μ = 0,999824$); para paramagnetos $μ > 1$ (para platina $μ = 1,00036$); para ferromagnetos $μ >> 1$ (ferro, níquel, cobalto).

Os diaímãs são repelidos por um ímã, os materiais paramagnéticos são atraídos. Por essas características eles podem ser diferenciados uns dos outros. Para a maioria das substâncias, a permeabilidade magnética praticamente não difere da unidade, apenas para os ferromagnetos a excede muito, atingindo várias dezenas de milhares de unidades.

Ferromagnetos. Os ferromagnetos exibem as propriedades magnéticas mais fortes. Os campos magnéticos criados pelos ferromagnetos são muito mais fortes que o campo magnetizante externo. É verdade que os campos magnéticos dos ferromagnetos não são criados como resultado da rotação dos elétrons em torno dos núcleos - momento magnético orbital, e devido à própria rotação do elétron - seu próprio momento magnético, chamado rodar.

A temperatura Curie ($T_c$) é a temperatura acima da qual os materiais ferromagnéticos perdem suas propriedades magnéticas. É diferente para cada ferromagneto. Por exemplo, para ferro $Т_с = 753°$С, para níquel $Т_с = 365°$С, para cobalto $Т_с = 1000°$ С Existem ligas ferromagnéticas com $Т_с.

Os primeiros estudos detalhados das propriedades magnéticas dos ferromagnetos foram realizados pelo notável físico russo A. G. Stoletov (1839-1896).

Os ferroímãs são amplamente utilizados: como ímãs permanentes (em instrumentos de medição elétrica, alto-falantes, telefones, etc.), núcleos de aço em transformadores, geradores, motores elétricos (para aumentar o campo magnético e economizar eletricidade). Fitas magnéticas feitas de materiais ferromagnéticos gravam som e imagens para gravadores e gravadores de vídeo. As informações são registradas em filmes magnéticos finos para dispositivos de armazenamento em computadores eletrônicos.

Regra de Lenz

A regra de Lenz (lei de Lenz) foi estabelecida por E. H. Lenz em 1834. Ela refina a lei da indução eletromagnética, descoberta em 1831 por M. Faraday. A regra de Lenz determina a direção da corrente induzida em um circuito fechado à medida que ela se move em um campo magnético externo.

A direção da corrente de indução é sempre tal que as forças que ela experimenta do campo magnético neutralizam o movimento do circuito, e o fluxo magnético $Ф_1$ criado por esta corrente tende a compensar as mudanças no fluxo magnético externo $Ф_e$.

A lei de Lenz é uma expressão da lei de conservação de energia para fenômenos eletromagnéticos. Na verdade, quando um circuito fechado se move em um campo magnético devido a forças externas, é necessário realizar algum trabalho contra as forças que surgem como resultado da interação da corrente induzida com o campo magnético e direcionadas na direção oposta ao movimento .

A regra de Lenz está ilustrada na figura. Se um ímã permanente for movido para uma bobina fechada a um galvanômetro, a corrente induzida na bobina terá uma direção que criará um campo magnético com o vetor $B"$ direcionado oposto ao vetor de indução do campo do ímã $B$, ou seja, empurrará o ímã para fora da bobina ou impedirá seu movimento. Quando um ímã for puxado para fora da bobina, ao contrário, o campo criado pela corrente de indução atrairá a bobina, ou seja, impedirá novamente seu movimento.

Para aplicar a regra de Lenz para determinar a direção da corrente induzida $I_e$ no circuito, você deve seguir estas recomendações.

1. Defina a direção das linhas de indução magnética $B↖(→)$ do campo magnético externo.
2. Descubra se o fluxo de indução magnética deste campo através da superfície delimitada pelo contorno ($∆Ф > 0$) aumenta ou diminui ($∆Ф
3. Defina a direção das linhas de indução magnética $В"↖(→)$ do campo magnético da corrente induzida $I_i$. Essas linhas devem ser direcionadas, de acordo com a regra de Lenz, opostas às linhas $В↖(→)$ , se $∆Ф > 0$, e têm a mesma direção que eles se $∆Ф
4. Conhecendo a direção das linhas de indução magnética $B"↖(→)$, determine a direção da corrente de indução $I_i$ usando regra de gimlet.

A física da eletricidade é algo com que cada um de nós tem que lidar. Neste artigo veremos os conceitos básicos associados a ele.

O que é eletricidade? Para os não iniciados, está associado a um relâmpago ou à energia que alimenta uma TV e uma máquina de lavar. Ele sabe que trens elétricos são usados. O que mais ele pode lhe dizer? As linhas de energia lembram-lhe a nossa dependência da eletricidade. Alguém pode dar vários outros exemplos.

No entanto, existem muitos outros fenômenos, não tão óbvios, mas cotidianos, associados à eletricidade. A física nos apresenta todos eles. Começamos a estudar eletricidade (problemas, definições e fórmulas) na escola. E aprendemos muitas coisas interessantes. Acontece que um coração batendo, um atleta correndo, uma criança dormindo e um peixe nadando produzem energia elétrica.

Elétrons e prótons

Vamos definir os conceitos básicos. Do ponto de vista de um cientista, a física da eletricidade preocupa-se com o movimento de elétrons e outras partículas carregadas em diversas substâncias. Portanto, a compreensão científica da natureza do fenômeno que nos interessa depende do nível de conhecimento sobre os átomos e suas partículas subatômicas constituintes. A chave para essa compreensão é o minúsculo elétron. Os átomos de qualquer substância contêm um ou mais elétrons, movendo-se em diferentes órbitas ao redor do núcleo, assim como os planetas giram em torno do Sol. Geralmente igual ao número de prótons no núcleo de um átomo. No entanto, os prótons, sendo muito mais pesados ​​que os elétrons, podem ser considerados como se estivessem fixados no centro do átomo. Este modelo extremamente simplificado do átomo é suficiente para explicar os fundamentos de um fenômeno como a física da eletricidade.

O que mais você precisa saber? Elétrons e prótons têm o mesmo tamanho (mas sinais diferentes), portanto se atraem. A carga de um próton é positiva e a de um elétron é negativa. Um átomo que tem mais ou menos elétrons do que o normal é chamado de íon. Se não houver um número suficiente deles em um átomo, ele é chamado de íon positivo. Se contiver um excesso deles, é chamado de íon negativo.

Quando um elétron sai de um átomo, ele adquire alguma carga positiva. Um elétron, privado de seu oposto, um próton, ou se move para outro átomo ou retorna ao anterior.

Por que os elétrons deixam os átomos?

Isto acontece por diversas razões. A mais geral é que sob a influência de um pulso de luz ou de algum elétron externo, um elétron que se move em um átomo pode ser expulso de sua órbita. O calor faz com que os átomos vibrem mais rápido. Isso significa que os elétrons podem escapar de seu átomo. Durante as reações químicas, eles também se movem de átomo para átomo.

Um bom exemplo da relação entre atividade química e elétrica é fornecido pelos músculos. Suas fibras se contraem quando expostas a um sinal elétrico proveniente do sistema nervoso. A corrente elétrica estimula reações químicas. Eles levam à contração muscular. Sinais elétricos externos são frequentemente usados ​​para estimular artificialmente a atividade muscular.

Condutividade

Em algumas substâncias, os elétrons se movem mais livremente sob a influência de um campo elétrico externo do que em outras. Diz-se que tais substâncias têm boa condutividade. Eles são chamados de condutores. Estes incluem a maioria dos metais, gases aquecidos e alguns líquidos. Ar, borracha, óleo, polietileno e vidro são maus condutores de eletricidade. Eles são chamados de dielétricos e são usados ​​para isolar bons condutores. Não existem isoladores ideais (corrente absolutamente não condutora). Sob certas condições, os elétrons podem ser removidos de qualquer átomo. Contudo, estas condições são normalmente tão difíceis de satisfazer que, do ponto de vista prático, tais substâncias podem ser consideradas não condutoras.

Conhecendo uma ciência como “Eletricidade”), aprendemos que existe um grupo especial de substâncias. Estes são semicondutores. Eles se comportam parcialmente como dielétricos e parcialmente como condutores. Estes incluem, em particular: germânio, silício, óxido de cobre. Devido às suas propriedades, os semicondutores têm muitas aplicações. Por exemplo, pode servir como uma válvula elétrica: como uma válvula de pneu de bicicleta, permite que as cargas se movam em apenas uma direção. Esses dispositivos são chamados de retificadores. Eles são usados ​​tanto em rádios em miniatura quanto em grandes usinas de energia para converter corrente alternada em corrente contínua.

O calor é uma forma caótica de movimento de moléculas ou átomos, e a temperatura é uma medida da intensidade desse movimento (para a maioria dos metais, à medida que a temperatura diminui, o movimento dos elétrons torna-se mais livre). Isso significa que a resistência ao livre movimento dos elétrons diminui com a diminuição da temperatura. Em outras palavras, a condutividade dos metais aumenta.

Supercondutividade

Em algumas substâncias, a temperaturas muito baixas, a resistência ao fluxo de elétrons desaparece completamente e os elétrons, tendo começado a se mover, continuam a se mover indefinidamente. Este fenômeno é chamado de supercondutividade. Em temperaturas vários graus acima do zero absoluto (-273 °C) é observado em metais como estanho, chumbo, alumínio e nióbio.

Geradores Van de Graaff

O currículo escolar inclui vários experimentos com eletricidade. Existem muitos tipos de geradores, sobre um dos quais gostaríamos de falar com mais detalhes. O gerador Van de Graaff é usado para produzir tensões ultra-altas. Se um objeto contendo excesso de íons positivos for colocado dentro de um recipiente, então elétrons aparecerão na superfície interna deste e o mesmo número de íons positivos aparecerá na superfície externa. Se você tocar agora a superfície interna com um objeto carregado, todos os elétrons livres serão transferidos para ele. Do lado de fora, as cargas positivas permanecerão.

Os íons positivos da fonte são aplicados a uma correia transportadora que corre dentro de uma esfera metálica. A fita é conectada à superfície interna da esfera por meio de um condutor em forma de pente. Os elétrons fluem da superfície interna da esfera. Os íons positivos aparecem em seu lado externo. O efeito pode ser melhorado usando dois geradores.

Eletricidade

O curso de física escolar também inclui um conceito como corrente elétrica. O que é? A corrente elétrica é causada pelo movimento de cargas elétricas. Quando uma lâmpada elétrica conectada a uma bateria é ligada, a corrente flui através de um fio de um pólo da bateria para a lâmpada, depois através do cabelo, fazendo-o brilhar, e de volta através do segundo fio para o outro pólo da bateria . Se você girar a chave, o circuito abre - o fluxo de corrente para e a lâmpada apaga.

Movimento de elétrons

A corrente, na maioria dos casos, é o movimento ordenado dos elétrons em um metal que serve como condutor. Em todos os condutores e em algumas outras substâncias, sempre ocorre algum movimento aleatório, mesmo que nenhuma corrente flua. Os elétrons em uma substância podem estar relativamente livres ou fortemente ligados. Bons condutores têm elétrons livres que podem se movimentar. Mas em maus condutores ou isolantes, a maioria dessas partículas está fortemente ligada aos átomos, o que impede o seu movimento.

Às vezes, natural ou artificialmente, um movimento de elétrons em um condutor é criado em uma determinada direção. Esse fluxo é chamado de corrente elétrica. É medido em amperes (A). Os portadores de corrente também podem ser íons (em gases ou soluções) e “buracos” (falta de elétrons em alguns tipos de semicondutores. Estes últimos se comportam como portadores de corrente elétrica com carga positiva. Para fazer os elétrons se moverem em uma direção ou outra, uma certa força é necessário. Na natureza, suas fontes podem ser: exposição à luz solar, efeitos magnéticos e reações químicas. Algumas delas são utilizadas para produzir corrente elétrica. Normalmente, um gerador utiliza efeitos magnéticos e um elemento (bateria), cuja ação é determinada por. reações químicas, são usadas para esse propósito, criando força para os elétrons se moverem em uma direção ao longo do circuito. A magnitude da fem é medida em volts (V).

A magnitude do EMF e a força da corrente estão relacionadas entre si, como a pressão e o fluxo em um líquido. Os canos de água estão sempre cheios de água a uma certa pressão, mas a água só começa a fluir quando a torneira é aberta.

Da mesma forma, ele pode ser conectado a uma fonte de fem, mas a corrente não fluirá nele até que seja criado um caminho ao longo do qual os elétrons possam se mover. Poderia ser, digamos, uma lâmpada elétrica ou um aspirador de pó; o interruptor aqui faz o papel de uma torneira, “liberando” a corrente.

Relação entre corrente e tensão

À medida que a tensão no circuito aumenta, a corrente também aumenta. Ao estudar um curso de física, aprendemos que os circuitos elétricos consistem em várias seções diferentes: geralmente uma chave, condutores e um dispositivo que consome eletricidade. Todos eles, conectados entre si, criam resistência à corrente elétrica, que (assumindo temperatura constante) para esses componentes não muda com o tempo, mas é diferente para cada um deles. Portanto, se a mesma tensão for aplicada a uma lâmpada e a um ferro, então o fluxo de elétrons em cada um dos dispositivos será diferente, pois suas resistências são diferentes. Conseqüentemente, a intensidade da corrente que flui através de uma determinada seção do circuito é determinada não apenas pela tensão, mas também pela resistência dos condutores e dispositivos.

Lei de Ohm

A quantidade de resistência elétrica é medida em ohms (ohms) na ciência da física. A eletricidade (fórmulas, definições, experimentos) é um tema amplo. Não derivaremos fórmulas complexas. Para um primeiro contato com o tema, basta o que foi dito acima. No entanto, ainda vale a pena deduzir uma fórmula. Não é nada complicado. Para qualquer condutor ou sistema de condutores e dispositivos, a relação entre tensão, corrente e resistência é dada pela fórmula: tensão = corrente x resistência. Esta é uma expressão matemática da lei de Ohm, em homenagem a Georg Ohm (1787-1854), que foi o primeiro a estabelecer a relação entre estes três parâmetros.

A física da eletricidade é um ramo da ciência muito interessante. Consideramos apenas os conceitos básicos associados a ele. Você aprendeu o que é eletricidade e como ela é formada. Nós esperamos que você ache esta informação útil.