Para que os elétrons possam se movimentar de forma ordenada em um condutor é necessário uma força que os impulsione?

Eletricidade não é uma coisa, é um acontecimento. eletricidade básica

A eletricidade é o fluxo da energia elétrica através de uma trajetória
contínua – circuitos.

Todos os corpos são compostos de moléculas que são aglomerados de um
ou mais átomos. Os átomos possuem um núcleo central com prótons (com
carga positiva) e nêutrons (sem carga) e elétrons (carga negativa) que gravitam em torno do núcleo.

Em um corpo não eletrizado a quantidade de prótons é igual a quantidade
de elétrons. Ao atritar dois corpos, há uma transferência de elétrons entre um corpo e outro. Aquele que perde elétrons apresenta-se com excesso de prótons e fica eletrizado positivamente. Aquele que recebe os elétrons fica eletrizado negativamente. Perderá elétrons o átomo que exercer menor força entre eles, dependendo dos materiais que estão envolvidos no processo.

Deve-se lembrar que prótons e nêutrons são localizados no centro do
átomo e não podem se deslocar, por isso apenas os elétrons podem ser trocados entre dois corpos.

Condutores

Todos os materiais são constituídos de átomos. Alguns materiais possuem elétrons que ficam na periferia de seus átomos e que não permanecem ligados aos mesmos. Esses elétrons são chamados de elétrons livres e podem circular livremente entre vários átomos, essas substâncias podem transportar a carga elétrica e são chamadas de condutores. Em geral todos os metais são condutores.

Isolantes ou dielétricos

Isolantes ou dielétricos – ao contrário do que acontece com os
condutores, existem materiais nos quais os elétrons ficam firmemente ligados aos respectivos átomos, não possuindo elétrons livres. Isso impossibilita a
transmissão de carga elétrica. Esses materiais são chamados de isolantes
elétricos ou dielétricos.

Ex: A borracha, o vidro, a porcelana, o plástico, o papel, a madeira.
Percebe-se que o valor da carga elétrica de um corpo (Q) pode ser
medido pela quantidade de elétrons que o corpo perdeu ou ganhou no processo de eletrização. No entanto, o número de elétrons transmitido a cada processo de eletrização é enorme o que tornaria impraticável realizar os cálculos necessários.

Foi criada a unidade de carga elétrica denominada 1 Coulomb = 1 C. Quando diz-se que um corpo possui uma carga de 1 C , isso significa que este corpo ganhou (tornando-se negativo) ou perdeu (tornando-se positivo) 6,25 x 1018 elétrons.
Para que ocorra o processo de eletrização e os elétrons passem a se
transferir de forma ordenada pelo fio condutor, faz-se necessário uma força que os empurre, a essa força é dado o nome de Tensão Elétrica (U ou V) e a sua unidade de medida é o V (Volt).

Veja Também – O que é uma Infra de Sistema de Energia CC ?

Corrente elétrica

Portanto, corrente elétrica só é transmitida quando há uma diferença de
potencial num circuito fechado, que tenderá a restabelecer o equilíbrio perdido.
Se o circuito estiver aberto, apesar de a diferença de potencial existir não
haverá corrente.

Tem-se que a Corrente Elétrica (I) é o fluxo de cargas (movimento
ordenado de elétrons) que se desloca na seção reta de um material condutor na unidade de tempo – A unidade utilizada para corrente elétrica é o A (Ampère.)
Se o fluxo de cargas for constante define-se 1 ampère = 1 coulomb segundo.

A diferença de potencial entre dois pontos de um campo eletrostático é de
1 Volt quando o trabalho realizado ao se deslocar uma carga entre esses dois pontos for de 1 joule / coulomb 1 Volt = 1 Joule Coulomb.

Essa é portanto, uma relação entre trabalho e carga. Por exemplo: um aparelho elétrico ligado a uma tomada de 110V significa que cada carga de 1C que se movimentar receberá 110 J de energia do campo elétrico existente.

Veja Também – Como funciona o aterramento elétrico.

Resistências elétricas

Resistências Elétricas – Os elétrons estão seguindo por um condutor aí
a trajetória se estreita e eles começam a se atritar uns com os outros – isso
forma a Resistência – o que provoca o aquecimento e/ou acendimento (é assim que a lâmpada acende). Há uma oposição interna do material à que as cargas circulem, deduz-se então que materiais maus condutores tem resistência mais elevada.

Denomina-se Resistência Elétrica (R) à capacidade de oposição que um condutor oferece à passagem de corrente elétrica R= V onde V é a diferença de potencial i entre dois pontos (voltagem) e i a corrente elétrica transmitida. A unidade da Resistência será:

1 = 1 Ohm = 1 VA

Unidades básicas de eletricidade

As três unidades mais básicas em eletricidade são voltagem (tensão
elétrica) (V), corrente (I) e resistência (r). Como visto acima, a voltagem é medida em volts, e a corrente é medida em ampères. A resistência é medida em ohms.

Podemos utilizar uma analogia da água para entender sobre resistência.

A voltagem é equivalente à pressão da água, a corrente é equivalente à taxa de fluxo e a resistência é como o tamanho do cano.eletricidade básica

Como foi verificado, a equação expressa como os três termos são
relacionados diz que a corrente é igual a voltagem dividida pela resistência. I =V/r.

A tensão elétrica da origem à corrente elétrica que por sua vez provoca
um efeito luminoso ou térmico que é a potência elétrica. Potência é a grandeza que mede o trabalho realizado na unidade de tempo. Trata-se da energia elétrica que se transforma em luz ou em trabalho. O consumo de energia é medido em watt. Portanto para haver potência elétrica faz-se necessário a tensão elétrica e a corrente elétrica – P=VI cuja unidade será VA (Volt-Ampère) essa potência é chamada de potência aparente.

Potência elétrica ativa é a parte da potência elétrica aparente que é
transformada em Potência mecânica, térmica ou luminosa e é medida em
watts. Num sistema elétrico a potência (P) é igual à tensão (Voltagem)
multiplicada pela corrente. P = VI, portanto Watts = Volts * ampères
Exemplo: ao ligar um aquecedor a uma tomada de 120 volts, se ao medir-se
 a corrente o valor encontrado for de 10 Ampères, isso significa que o
aquecedor utilizado é de 1.200 Watts.
Claro, que o inverso também é verdadeiro – Ao dividir a potencia (watt)
pela Tensão (Volts) obtem-se a corrente (ampère).
Exemplo: um chuveiro de 5500W ligado em 220V será percorrido por uma
 corrente de 5500/220= 25 A.

Quando um corpo eletrizado negativamente, mesmo que esteja apoiado
sobre uma superfície isolante, esteja ligado à terra por um condutor, os elétrons em excesso escoarão naturalmente para a Terra através do condutor, fazendo com que aquele corpo volte ao estado neutro.

Quando um corpo estiver eletrizado positivamente, e esteja ligado à terra por um condutor, os elétrons livres da Terra passariam através do condutor até que a carga positiva fosse neutralizado. Essa é a Função do FIO TERRA.
A rede elétrica também possui uma ligação de Fio terra.

Veja Também – O Transformador de Tensão

Corrente contínua

Corrente contínua, Baterias, células de combustível e células solares produzem corrente contínua (CC), isto é, os terminais de uma bateria são, respectivamente, positivo e negativo e a corrente contínua sempre flui no mesmo sentido entre eles.eletricidade básica

Corrente Alternada

Já a força produzida por uma usina de energia é Corrente Alternada, isto é, o sentido da corrente alterna-se 50 a 60 vezes por segundo, em forma de onda.
Isso facilita muito a transmissão elétrica pois com a Corrente Alternada, podemos utilizar um aparelho chamado Transformador para mudar a Voltagem quando necessário.eletricidade básica

Assim pode-se utilizar enormes voltagens para transmitir energia para longas distância gerando economia financeira. Por exemplo: se uma usina de energia produz 1 milhão de watts de potência, pode-se transmitir essa potência de 1 milhão de ampères a 1 volt, exigindo um grande cabeamento, ou enviar 1 ampère a 1 milhão de volts o que pode ser feito com um fio fino.

Vantagens no uso da Tensão alternada

O uso de CA apresenta vantagens sobre o uso CC em uma rede de distribuição de energia:
1. Grandes geradores elétricos geram CA naturalmente; assim, a conversão
para CC envolveria uma etapa extra;
2. A rede de distribuição de energia depende do uso de transformadores,
que só operam em correntes alternadas;
3. É simples converter CA em CC, e dispendioso converter CC em CA;
Energia Trifásica.eletricidade básica

A energia elétrica é gerada na usina elétrica que, na maior parte das vezes, é constituída de um gerador elétrico rotativo acionado por alguma fonte:
turbina hidráulica, motor movido combustíveis fósseis ou lenha ou bagaço de cana, ou por um motor a vapor, alimentado por óleo ou mesmo por um
dispositivo nuclear.eletricidade básica

A energia gerada é trifásica em Corrente Alternada.
Para entender o conceito da energia trifásica, faz-se necessário entender a
energia monofásica.eletricidade básica

Ao analisar a energia de uma tomada residencial com um osciloscópio, vemos
que a mesma toma a forma de uma onda senoidal oscilando entre 120 e 170
volts e com uma freqüência de 60 ciclos por segundo (Hertz).

Como já foi citado, essa é a característica de uma Corrente alternada CA que
normalmente é monofásica, isto é, contém uma única fase e um neutro.
A usina elétrica produz energia CA Trifásica, isto é, em três fases simultaneamente, sendo que as três possuem um ângulo de 120º de defasagem uma em relação à outra.
Portanto, há 4 cabos saindo de cada usina elétrica: as três fases mais o neutro ou terra, comum para todas as fases.

Abaixo um gráfico demonstrando a forma das três fases em relação ao terra:

Essa não foi uma escolha aleatória. Observem o gráfico acima, num sistema
com uma ou duas fases, existem 120 instantes por segundo em que uma
onda senoidal cruza o 0 volt. Já em um sistema trifásico, em qualquer instante uma das fases está próxima do pico. Dessa forma, à um aumento considerável da Potência para uso em motores e equipamentos trifásicos industriais.eletricidade básica

O Terra, no sistema de distribuição de energia, possui também a função de
retorno. Por ser um ótimo condutor, representa um bom caminho de retorno para os elétrons.

Resumo

Tensão Elétrica – “voltagem” Símbolo = U (ou V); Unidade = Volt, V
Definição: Diferença de potencial entre dois condutores elétricos (fase e neutro).eletricidade básica
Encontra-se por exemplo em um condutor fase certa tensão 127V e condutor neutro está a 0V. (força que impulsiona os elétrons livres nos fios).

Corrente Elétrica – “Amperagem”; Símbolo = I; Unidade = Ampère,
Definição: A passagem de energia elétrica por um condutor elétrico submetido a
uma diferença de potencial.(é o movimento ordenado dos elétrons livres nos fios).

Resistência Elétrica – Símbolo = R , Unidade = Ohm,
Definição: Resistência à passagem de corrente elétrica em um condutor.

Potência Ativa – Símbolo = P , Unidade = Watt, W
Definição: Energia instantânea, o consumo em cada instante, de um aparelho
elétrico

Energia – Símbolo = E , Unidade = Watt-hora, Wh
Definição: Capacidade de realizar trabalho; potência num intervalo de tempo.

Para que os elétrons possam se movimentar de forma ordenada em um condutor?

Qual é a força que impulsiona os elétrons?

O que precisa acontecer para movimentar elétrons em uma direção?

Como os elétrons podem se movimentar?