Eletrodinâmica é a parte da física que estuda o aspecto dinâmico da eletricidade, ou seja, o movimento constante das cargas elétricas.
Corrente Elétrica
O primeiro tema de estudo da Eletrodinâmica é a corrente elétrica. Isso porque corrente elétrica é a carga elétrica que está em movimento.
Esse movimento é ordenado e insere-se dentro de um sistema condutor, cujas cargas apresentam uma diferença de potencial (ddp). Isso quer dizer que há cargas positivas e negativas, sem as quais não existe corrente elétrica.
A intensidade da corrente elétrica é medida através da seguinte fórmula:
I = Q/Δt
Onde:
I: intensidade da corrente, medida em Ampére (A)
Q: Carga elétrica (C)
Δt: intervalo de tempo, medido em segundos (s).
Resistência Elétrica
A resistência elétrica dificulta a passagem da corrente elétrica. O seu cálculo obedece as Leis de Ohm.
Fórmula da Primeira Lei de Ohm:
R = U/I
Onde:
R: resistência, medida em Ohm (Ω);
U: diferença de potencial elétrico (ddp), medido em Volts (V)
I: intensidade da corrente, medida em Ampére (A)
Fórmula da Segunda Lei de Ohm:
R = ρ.L/A
Onde:
R: resistência (Ω)
ρ: resistividade do condutor (depende do material e de sua temperatura, medida em Ω.m)
L: comprimento (m)
A: área de secção transversal (mm2)
Potência Elétrica
Potência Elétrica é a quantidade de energia elétrica produzida em um determinado período de tempo.
Ela pode ser medida através da seguinte fórmula:
Pot = U . i
Onde,
Pot: potência
U: tensão
i: intensidade da corrente elétrica
Eletrostática é a área da Física que abrange o estudo das cargas elétricas em repouso. Os fenômenos eletrostáticos estudados por essa área do conhecimento surgem em decorrência da força de atração e repulsão que as cargas elétricas exercem umas sobre as outras. Neste texto, falaremos sobre algumas das principais propriedades da Eletrostática, tais como carga elétrica, eletrização, força elétrica, potencial elétrico, campo elétrico e energia potencial elétrica.
Carga elétrica
A carga elétrica é uma propriedade intrínseca (própria) das partículas fundamentais da matéria, como prótons e elétrons, assim como a massa. Corpos eletricamente neutros apresentam a mesma quantidade de cargas elétricas positivas e negativas. A unidade de carga elétrica no Sistema Internacional de Unidades é o Coulomb (C).
Além disso, a carga elétrica é uma grandeza física quantizada, isto é, ela apresenta um valor mínimo, de forma que não é possível encontrar corpos eletrizados com um módulo de carga elétrica menor que esse valor, chamado de carga fundamental, geralmente denotado pela letra e.
Os prótons e elétrons apresentam exatamente esse valor de carga elétrica, cerca de 1,6.10-19 C. Portanto, quando um corpo está eletricamente carregado, sua carga é um múltiplo inteiro da carga fundamental, uma vez que a eletrização ocorre a partir da adição ou remoção de elétrons, visto que os prótons encontram-se ligados no interior dos núcleos atômicos.
Q = n.e
Onde:
Q – Módulo da carga elétrica (C – Coulombs)
n – Número de elétrons em falta ou em excesso
e – Carga fundamental (1,6.10-19 C)
Campo Elétrico
Campo elétrico é o local onde as cargas elétricas se concentram, cuja intensidade é medida através da fórmula:
E = F/[q]
Onde,
E = campo elétrico
F = força elétrica
q = carga elétrica
Eletrostática vs Eletrodinâmica
Enquanto a Eletrostática estuda as cargas elétricas sem movimento, a Eletrodinâmica estuda as cargas em movimento.
Eletrostática e Eletrodinâmica são, portanto, áreas de estudo da física que se dedicam a diferentes aspectos da eletricidade.
Além dessas áreas, há também o Eletromagnetismo, que estuda a capacidade da eletricidade em atrair e reprimir polos.
O eletromagnetismo tem como objeto de estudo as propriedades magnéticas e elétricas da matéria e, principalmente, as relações estabelecidas entre essas propriedades.
Chamamos de eletromagnetismo, então, a área da ciência que estuda essas relações como um fenômeno único, explicado por meio do campo magnético.
Evolução do magnetismo
William Gilbert, um médico londrino, foi o responsável por escrever o tratado “De Magnete”. Nele, conseguiu provar que não apenas as pedras de âmbar apresentavam a propriedade de atração quando atritadas, mas também outros materiais, como o vidro. É em seu tratado que vemos, pela primeira vez, menções sobre a Terra ser um enorme ímã, além de distinções importantes entre o magnetismo e a eletricidade.
A partir dos estudos de Gilbert, vários cientistas começaram a colocar teorias em prática ao construir aparelhos eletrostáticos. Um deles, Otto Von Guericke, criou uma máquina de fricção com uma bola feita de enxofre, capaz de criar cargas elétricas quando em rotação.
Já William Watson conseguiu, em seus experimentos, transmitir eletricidade por grandes distâncias para a época, alcançando mais de 3 quilômetros. Por fim, Benjamin Franklin foi o responsável pela descoberta do para-raios, por meio de seu famoso experimento com pipas na tempestade.
Entretanto, o cientista mais famoso a estudar o Eletromagnetismo foi Michael Faraday. Na Inglaterra, Faraday utilizou um núcleo ferroso e duas bobinas para comprovar a variação do fluxo magnético e como esse processo era capaz de gerar uma corrente elétrica.
Os estudos de Faraday foram responsáveis, então, por comprovar a conexão entre os fenômenos elétricos e magnéticos, dando início ao que conhecemos hoje por eletromagnetismo.
Ondas eletromagnéticas
A referência às ondas eletromagnéticas foi apresentada por Maxwell, no ano de 1864, sendo posteriormente confirmada por experimentos de Heinrich Hertz, 22 anos depois.
Quando cargas elétricas se deslocam pelo espaço, se associam a um campo elétrico e a outro campo magnético, sendo que esses têm linhas de força perpendiculares entre si e são interdependentes.
O resultado do conjunto é uma onda eletromagnéticas emergentes da carga elétrica, nas chamadas condições ideais, que se move a 299.793 km por segundo, na forma de luz. A energia carregada pela onda será, então, proporcional à intensidade tanto do campo elétrico quanto do campo magnético da partícula.
Campo eletromagnético
Chamamos de campo eletromagnético um fenômeno que envolve os campos elétrico e magnético variando no decorrer do tempo. É uma concentração de cargas elétricas e magnéticas que se movimentam como ondas.
Magnetismo e Eletromagnetismo
O Magnetismo diz respeito à propriedade dos ímãs, compostos pelo mineral magnetita, capazes de atrair ou repelir objetos metálicos feitos de ferro, níquel ou cobalto. Esses materiais são conhecidos como ferromagnéticos.
Inserido há milênios no dia a dia da humanidade, o imã é utilizado desde aplicações simples, como os enfeites de geladeira, até aquelas tão fundamentais quanto a orientação e a navegação por meio de bússolas.
Já o Eletromagnetismo encontra aplicações muito mais profundas, uma vez que boa parte dos aparelhos presentes na atualidade lançam mão de preceitos eletromagnéticos.
O aquecedor solar, por exemplo, é um aparelho cada vez mais presente nas residências ao redor do mundo. Trata-se de uma placa metálica de cores escuras, capaz de absorver a radiação solar, transformando-a em energia térmica. Este processo só ocorrer pois a radiação eletromagnética é capaz de carregar energia.
Outro aparelho que faz parte do nosso dia a dia é o telefone celular. E ele, por si só, pode ser considerado um captador e gerador de campos eletromagnéticos. As ondas de celulares são ondas eletromagnéticas, capazes de transportar por meio do espaço informações entre dois ou mais aparelhos, facilitando a comunicação.
Por fim, entre vários outros aparelhos, podemos ainda citar o trem Maglev que fica na China na cidade de Xangai, capaz de levitar em um trilho eletromagnético a velocidades muito superiores aos trens tradicionais, chegando em uma velocidade máxima de 610 km/h.