> For the complete documentation index, see [llms.txt](https://vitalino.gitbook.io/index-of/llms.txt). Markdown versions of documentation pages are available by appending `.md` to page URLs; this page is available as [Markdown](https://vitalino.gitbook.io/index-of/principios-de-eletricidade/principios-de-eletricidade.md). # Princípios de eletricidade ### Átomos Toda matéria, independente de seu estado (sólido, líquido ou gasoso), é composta por **átomos**. E um átomo, por sua vez, é composto por **prótons, nêutrons e elétrons**. Um átomo é uma partícula tão minúscula que, até recentemente, não existia um instrumento (como um super-microscópio) capaz de visualizá-lo (pois ele tem o tamanho de cerca de 0,2 nanômetros, e isso é muito, muito pequeno!). {% hint style="info" %} Para se ter uma ideia de como um átomo é pequeno, se fosse possível cair até o nível atômico dentro de um grão de areia, seria como pular de um avião a **2,5 km de altitude**. {% endhint %} Hoje já existem alguns **microscópios quânticos** que conseguem visualizar coisas na ordem dos picômetros.

Foto de um átomo real feita por um microscópio quântico.

Mas com base nos experimentos e observações dos cientistas há mais de 100 anos atrás, sem precisar de um microscópio quântico, o modelo de **Rutherford-Bohr** foi criado para trazer uma representação visual de um átomo. Este modelo nos ajuda a compreender a relação entre os elétrons e o núcleo atômico.

Modelo visual de um átomo Rutherford Bohr.

{% hint style="info" %} A real é que a movimentação dos elétrons em torno do núcleo não é tão perfeita como no modelo de Rutherford-Bohr, mas vamos nos ater a este modelo por ser mais didático e nos proporcionar uma boa ideia de como a eletricidade funciona.
{% endhint %} Os prótons possuem linhas de força ao seu redor formando um **campo elétrico** dito como **positivo**. Eles repelem outros prótons, pois suas linhas de força são iguais e, portanto, incompatíveis.
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Linhas de força entre dois prótons. Como eles são incompatíveis, eles se repelem.

Os elétrons também possuem um campo elétrico ao seu redor, mas as linhas de força tem um sentido diferente ao dos prótons. O campo elétrico dos elétrons é tido como **negativo**. Já os nêutrons são partículas que não possuem **campo elétrico** (mas são importantes para permitir que vários prótons consigam ficar juntos no núcleo de um átomo sem que se repilam). Elétrons repelem elétrons, mas eles se atraem a prótons, pois as linhas de força dos dois são compatíveis.

Um próton se atraindo a um elétron, pois suas linhas de força são compatíveis.

Estas mesmas linhas de força que atrai um elétron a um próton não permite que um "cole" no outro. {% hint style="info" %} A força de atração entre um próton e um elétron, ou a força de repulsão entre cargas iguais são calculadas pela **lei de Coulomb**. {% endhint %} Exatamente quantos prótons e quantos elétrons um átomo possui, vai depender de qual **elemento químico** estamos falando. * 1 elétron orbitando 1 próton constitui um átomo de **hidrogênio**. * Se acrescentar mais 1 próton e mais 1 elétron ele se transforma em um átomo de **hélio**. * Com **3** prótons e **3** elétrons temos o **lítio**, com **4** prótons e **4** elétrons, o **berílio**. Com **5** prótons e **5** elétrons, o **boro**... e assim os elementos químicos vão se formando. * Observa-se que a quantidade de elétrons é igual a quantidade de prótons de um átomo. Mas nem sempre é assim! Dependendo do elemento químico, da temperatura, e de outros fatores, a quantidade de elétrons de um átomo pode ser **menor** que a quantidade de prótons. * Um átomo é considerado neutro quando a quantidade de prótons e elétrons estão balanceados.
{% hint style="info" %} Mas se os prótons se repelem, como é possível que dois deles co-existam no núcleo de um átomo de hélio? Isso acontece porque os nêutrons isolam os campos elétricos dos prótons se posicionando na frente deles. {% endhint %} Observa-se que quanto mais elétrons girando em torno do núcleo, mais **camadas** de elétrons vão surgindo. Logo, um átomo com muitos prótons possuirá também muitos elétrons orbitando em torno dele em várias camadas diferentes (camadas mais próximas do núcleo e camadas mais distantes do núcleo).

Átomo com três camadas de elétrons.

Existem elementos químicos com quantidades exageradas de prótons, elétrons e nêutrons, como o ouro (com 79 prótons e 79 elétrons), a prata (com 47 prótons e 47 elétrons), e o cobre (com 29 prótons e 29 elétrons). Até existem vários outros elementos químicos com muito mais elétrons e prótons, mas elementos acima de 84 prótons já são considerados elementos **radioativos** (devido a grande quantidade de energia retida em seus átomos), além de muitos não serem facilmente encontrados na natureza. Os elétrons das camadas mais distantes do núcleo possui uma força de atração mais fraca, podendo se desprender do núcleo e partir para outros átomos. Estes são os **elétrons livres**. Em temperaturas normais, os elétrons livres ficam se movimentando pelo material condutor (mas sem gerar corrente, pois são movimentações aleatórias onde o espaço por um é logo ocupado por outro). ### Eletricidade estática Dependendo da tendência que um objeto tem de perder ou ganhar elétrons, caso ele seja atritado com outro material, a transferência de elétrons pode ocorrer fazendo com que um material fique com excesso de elétrons e o outro com um déficit de elétrons. Exatamente quais materiais quando atritados irão gerar transferência de elétrons pode ser listados pela **série triboelétrica**:

Fonte: https://resumos.mesalva.com/processos-eletrizacao/

Em tempos secos, o atrito de nossas roupas com o estofado do banco do carro pode fazer nossos corpos perderem elétrons. Ao encostar na lataria do carro, os elétrons livres da lataria tentarão repor o déficit de elétrons dos nossos corpos, gerando um choque. Os raios são formados dentro das nuvens de tempestade devido ao acúmulo de cargas positivas na parte superior e de cargas negativas na parte inferior. Outra possibilidade são as cargas negativas acumuladas na parte inferior das nuvens se atrairem a carga positiva do solo. Para lidar com os possíveis problemas gerados pela eletrostática no dia-a-dia (como choques ou queima de dispositivos eletrônicos sensíveis) o aterramento é a solução, oferecendo um caminho condutivo á terra (ou outro meterial eletricamente neutro). * para evitar a queima de dispositivos, é recomendado de pulseira eletrostática. * caminhões tanque possuem aterramento para evitar acidentes durante abastecimento de postos de combustível. Devido a grande quantidade de prótons, uma espécie de nuvem de elétrons orbitam em torno dos seus núcleos.
Um ponto curioso é que, os elétrons da camada mais distante do núcleo possuem uma ligação mais fraca, podendo facilmente ser influenciados a desprender do átomo original e se ligar a outros átomos vizinhos. Vários fatores externos podem influenciar neste desprendimento de elétrons e o surgimento de “elétrons livres” (como a temperatura do ambiente, o atrito com outros materiais ou a força de atração de objetos carregados de átomos com muitos prótons e poucos elétrons). Os elétrons são tidos como “cargas negativas” e os protóns como “cargas positivas”. Em circunstâncias normais, um átomo é neutro quando sua quantidade de elétrons e prótons estão iguais, ou seja, quando estão balanceados. Mas há circunstâncias, em que os átomos de um material esteja com um desfalque de elétrons. Nestas circunstâncias, estes átomos tentam atrair para si os elétrons que estão faltando, criando uma certa força de atração (semelhante a um ímã), dependendo da quantidade de átomos que estejam neste estado. Dependendo dos materiais, podemos induzir a transferência de elétrons dos átomos de um material ao outro através do atrito entre eles. Desta forma, um material ficará carregado de elétrons e o outro ficará com um déficit de elétrons em seus átomos. Quando uma área carregada positivamente (ou seja, uma área cheia de átomos necessitando de elétrons) se aproxima de outra área carregada negativamente (ou seja, uma área cheia de elétrons livres procurando prótons para orbitar), cria-se uma “tensão” entre essas duas áreas, em outras palavras, cria-se uma expectativa muito grande entre essas duas áreas para que ocorra um fluxo de transferência de elétrons da área negativa para a área positiva. Esse fluxo de elétrons é chamado de corrente elétrica. E uma corrente elétrica pode ser guiada por um material condutor, ou seja, um material que apresenta facilidade em permitir que os elétrons fluam por ele. O ouro, a prata, e o cobre, são considerados materiais condutores de eletricidade justamente por possuírem elétrons fracamente acoplados em suas órbitas mais distantes do núcleo. Isso permite que uma força externa influencie os elétrons das últimas órbitas dos átomos a marcharem para uma direção. Essa força que ordena todos os elétrons do material condutor a marcharem imediatamente para um sentido é chamado de “campo elétrico”. Resumindo tudo aqui: a diferença de potencial elétrico entre dois pontos (que seria um ponto carregado negativamente e outro ponto carregado positivamente) faz com que seja estabelecido uma tensão (onde quanto maior for a diferença de potencial elétrico entre esses dois pontos, maior será “ânsia” em que esses elétrons serão transferidos, ou seja, maior será a tensão). Essa tensão faz com que seja criado um campo elétrico por todo o material condutor (o fio, no caso), e esse campo elétrico induz imediatamente todos os elétrons das camadas mais altas a marcharem de átomo em átomo em direção ao ponto positivo. O fluxo da marcha dos elétrons é a corrente. Como o ouro e a prata são minerais raros e de maior valor no mercado, acaba que eles são usados como condutores apenas em peças muito específicas, sendo o cobre mais comum de ser usado. Também existem os supercondutores. Em contraste aos condutores, existem os materiais isolantes, que são compostos pela combinação de elementos químicos que, juntos, impedem a passagem da corrente elétrica. princípios de corrente, tensão, potência. * A tensão (medida em volts) indica a força com que os elétrons irão passar pelo material condutor. Quanto maior a quantidade de volts maior a força com que a corrente irá passar. V=P/I. * A corrente (medida em amperes) indica a quantidade de elétrons que serão movimentados em um sentido por segundo no material condutor. I=P/V. * A potência (medida em watts) indica quanta energia um dispositivo precisa consumir para funcionar. P=V\*I. * A Lei de Ohm mostra como tensão, corrente e resistência estão interligadas em circuitos elétricos. V=R\*I. * A conta de energia, por exemplo, é calculada da seguinte forma: taxa mínima de conta + (somatório de todos os Watts consumido pelo equipamentos da casa) \* valor do kWh do mês. ### Diferença de potencial elétrico e formação da corrente ### Fontes de geração de eletricidade ### Circuitos e resistência ### Corrente alternada