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EE11 - FORÇA ELETROMOTRIZ (VOLTAGEM)

traduzido do sítio: https://www.nde-ed.org/EducationResources/HighSchool/Electricity/voltage.php

Após ler essa seção você estará apto ao seguinte:

Voltagem

Precisamos também conhecer alguma coisa sobre a força que faz com que os elétrons se movam num circuito elétrico. Essa força é chamada força eletromotriz, ou simplesmente FEM. Algumas vezes é conveniente imaginar a FEM como uma "tensão" elétrica. Em outras palavras, FEM é a força que faz os elétrons se moverem numa dada direção em um material condutor.

Mas como criar essa "tensão elétrica" para gerar um fluxo de elétrons? Existem muitas fontes de FEM. Algumas das mais comuns são: pilhas elétrica, baterias, geradores de corrente elétrica, e células fotovoltáicas (energia solar).

pilhasbateria de carrogerador de eletricidadephoeniz carro eletrico solar

Baterias são fabricadas de forma que existem muitos elétrons em um material e falta em outro. Os elétrons desejam balancear as cargas eletrostáticas pelo movimento de um material (com mais elétrons) para o outro (com poucos elétrons). Entetanto, eles não podem porque não existe um meio condutor ligando os dois materiais. Mas, se esses dois materias, com desbalanceamento de elétrons dentro da bateria, são interconectados por meio de um condutor, corrente elétrica fluirá quando os elétrons se moverem da parte negativa para a parte positiva da bateria. Quando você está usando uma bateria, ou uma pilha, você estará permitindo que os elétron fluam de um dos polos através de um condutor e uma lâmpada incandescente, por exemplo, para o outro polo da bateria. A bateria funciona até haver um balanço de eletrons nos dois polos da bateria (bateria descarregada). Cuidado: você nunca deve conectar os dois polos da bateria por meio de um conector, sem que haja no meio algo, como uma lâmpada incandescente, que provoque um consumo de energia elétrica (diminua o fluxo de corrente elétrica). Se é permitido que os elétrons fluam muito rápido (sem resistência a sua passagem, fenômeno chamado de "curto circuito") o condutor se aquecerá rapidamente podendo o danificar ou mesmo a bateria.

O que é um volt?

Tecnicamente (muito tecnicamente), um volt é definido como a diferença eletrostática entre dois pontos quando um joule de energia é usado para mover um coulomb de carga de um ponto para o outro. Nós já sabemos que um coulomb é uma quantidade grande de elétrons fluindo através de um ponto em um segundo, mas o que é um joule?

Um joule é uma medição de energia. É a quantidade de energia que está sendo consumida quando um watt (unidade) de energia é aplicado por um segundo. Isso também é conhecido como wattsegundo.

Para nossos propósitos, basta aceitar o fato de que um joule de energia é uma quantidade muito, muito pequena de energia. Por exemplo, uma lâmpada típica de 60 watts que é usada em nossa casa está consumindo cerca de 60 joules de energia a cada segundo em que está acesa.

Em termos não tão técnicos, um volt é a diferença na carga eletrostática que existe entre dois pontos. É esse desequilíbrio na carga eletrostática que faz com que os elétrons fluam de um ponto para o outro.



Como AMPERAGEM E VOLTAGEM "trabalham" em conjunto para gerar eletricidade?
corrente continuamangueira de jardim


Para entender como a voltagem e a amperagem estão relacionadas, é algumas vezes útil fazer uma analogia com a água. Observe a figura da água fluindo da mangueira de jardim. Pense a eletricidade fluindo em um fio condutor da mesma forma que a água flui na mangueira. A voltagem provocando o fluxo da corrente elétrica no fio pode ser considerado como a pressão da água existente na torneira. Se aumentarmos a pressão no encanamento, mais água irá fluir na mangueira. Similarmente, se aumentarmos a "pressão" elétrica ou voltagem, mais elétrons fluirão no fio.

É bastante claro que se interrompermos a pressão na mangueira pelo fechamento da torneira, a água terá interrompido o seu fluxo. O mesmo ocorre num circuito elétrico. Se removermos a fonte de voltagem, ou a força eletromotriz, nenhuma corrente fluirá pelo fio.

Se quiser fazer sua própria experiência:
1. Primeiro pegue o player de shockwave flash (sfwplayer.exe) em:
https://www.dropbox.com/s/32ifmcshf7ef74w/SWFPlayer.exe?dl=0
2. Rode o programa do item 1 e abra o arquivo: https://www.dropbox.com/s/drvki3gz6canat9/WaterAnalogy.swf?dl=0
3. Clique o botão "High" oara aumentar a FEM e a Pressão da Bomba e ver os efeitos na lâmpada e na turbina.


Outra maneira de dizer esse fato é: sem FEM, não há corrente elétrica. Também podemos dizer que os elétrons livres do átomo se movimentarão aleatoriamente em todas as direções a menos que sejam "empurrados ou puxados" em uma direção por uma força externa, que chamamos de força eletromotriz, ou FEM. Revisão
1. FEM é a força eletromotriz. FEM faz com que os elétrons se movimente numa direção particular.
2. FEM é medida numa unidade chamada volts.


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