Eletrodinâmica

O estudo das cargas elétricas em movimento e de seus efeitos é feito por uma área da Física: a eletrodinâmica. Além disso, essa área também estuda as interações entre corpos com corrente.

A eletrodinâmica é o campo da Física que, por definição, estuda a corrente elétrica e seus efeitos. Dessa forma, ela pode estudar o movimento das cargas elétricas dentro de materiais condutores. Neste post você vai encontrar a definição, os principais conceitos, o funcionamento e muito mais sobre esse campo da Física. Confira!

O que é a eletrodinâmica

A eletrodinâmica é a área da Física que estuda a corrente elétrica e seus fenômenos. Em outras palavras, essa área da Física estuda os efeitos relacionado ao movimento das cargas elétricas. Este estudo é importante para compreender melhor os circuitos elétricos e como a corrente flui dentro dos materiais condutores.

Existem vários conceitos importantes dentro do estudo da corrente elétrica e seus fenômenos. Contudo, um dos mais conhecidos é o da diferença de potencial, representada pela letra U. Ele representa a diferença de potencial elétrico entre dois pontos de um mesmo material condutor.

Principais conceitos da eletrodinâmica

Além do conceito de diferença de potencial, existem diversos outros importantes para o estudo da eletrodinâmica. A seguir você verá os principais deles e como é possível calculá-los. Confira!

Corrente elétrica

É o movimento ordenado das cargas elétricas dentro de um material condutor. Por definição, a corrente elétrica é obtida pela quantidade de carga que passa por uma seção transversal de um condutor durante um intervalo de tempo. Matematicamente:

Em que:

  • i: corrente elétrica (A)
  • ΔQ: quantidade de carga (C)
  • Δi: intervalo de tempo (s)

Primeira lei de Ohm

A primeira lei de Ohm relaciona a corrente elétrica com a diferença de potencial em um determinado circuito. A relação entre essas duas grandezas é mantida por meio de uma constante de proporcionalidade. A qual, neste caso, é chamada de resistência elétrica. A forma matemática dessa lei é:

  • i: corrente elétrica (A)
  • U: tensão elétrica ou diferença de potencial (V)
  • R: resistência elétrica (Ω)

Quantidade de carga

Um corpo carregado eletricamente tem uma determinada quantidade de carga. Ela deve ser calculada por meio da quantidade de elétrons em excesso existentes nele. Isto é:

  • Q: quantidade de carga (C)
  • n: número de elétrons
  • e: carga elementar do elétron (1,6 x 10-19 C)

A partir destas relações é possível encontrar as outras fórmulas para o estudo da eletrodinâmica. Além disso, é imprescindível notar que o tanto o desenvolvimento quanto o estudo da eletrodinâmica não admite a existência de campos elétricos e magnéticos mediando a ação. Isto é, toda ação deve acontecer puramente a distância.

Como funciona a eletrodinâmica

A termodinâmica estuda as cargas em movimento. Além disso, ela compreende os fenômenos físicos associados a este movimento. Por exemplo, a corrente elétrica, diferença de potencial e outros. Em casos mais avançados, a eletrodinâmica também estuda as interações entre corpos com corrente. Não há uma fórmula específica para o estudo da eletrodinâmica, cada caso deve ser estudado individualmente.

Durante o estudo das interações entre os corpos com corrente, é importante ressaltar que não se deve admitir a existência de campos intermediando a ação. Apesar da comunidade científica atual aceitar a ação mediada por campos, isso vai contra as bases filosóficas e qualitativas.

Eletrodinâmica e o eletromagnetismo

Como mostrado por Assis e Chaib (2011), apesar de serem tratados como sinônimos, eletrodinâmica e eletromagnetismo são muito diferentes. O primeiro termo é usado apenas para quando se trata de condutores com corrente, suas interações e seus fenômenos. Por sua vez, eletromagnetismo é a corrente da Física que aceita que pode haver interações de naturezas distintas. Isto é, a interação entre eletricidade e magnetismo. Além disso, no eletromagnetismo, são aceitos entes matemáticos mediando a ação física: os campos.

Vídeos sobre eletrodinâmica

A Física possui conceitos muito abstratos. Principalmente quando se trata de fenômenos que não são visíveis para o olho humano. Por isso, as videoaulas são importantes para facilitar o entendimento e fixar melhor o conteúdo. Dessa maneira, confira os vídeos selecionados:

O experimento de Ampère

André-Marie Ampère foi um dos maiores físicos de sua época. Ele foi considerado, inclusive, como o Newton da eletricidade. Durante muitos anos, Ampère se dedicou a estudar os fenômenos eletrodinâmicos. Nessa época, ele realizou vários experimentos inéditos até então. Os professores Gil Marques e Claudio Furukawa reproduzem uma adaptação moderna de um destes experimentos.

Carga elétrica

O professor Marcelo Boaro explica o conceito mais básico da eletrodinâmica: a carga elétrica. Para isso, ele define vários conceitos fundamentais para a compreensão desta área da Física. Por exemplo, o elétron, a carga elementar e o princípio da atração e repulsão. Ao fim da aula, o docente resolve um exercício de aplicação.

Corrente elétrica

A corrente elétrica é um dos conceitos fundamentais da eletrodinâmica. Para entender mais sobre ele, assista ao vídeo do professor Marcelo Boaro. Nessa aula, o docente retoma os conceitos de carga elétrica e apresenta o cálculo da corrente elétrica. Para fixar o conteúdo, Boaro resolve um exemplo ao fim da aula.

A eletrodinâmica é uma área da Física que, comumente, é confundida ou associada ao eletromagnetismo. Contudo, essas áreas possuem bases filosóficas e desenvolvimentos completamente distintos. Outro conceito que costuma ter seu significado alterado é a lei de Ampère.

Referências

Física III: Eletricidade e magnetismo (2016) – Hugh D. Young et al. [sem link]
Física: Volume 3 (2008) – David Halliday et al.[sem link]
Curso de Física Básica: Volume 3 (2014) – Herch Moysés Nussenzveig. [sem link]
Eletrodinâmica de Ampère (2011) – João Paulo Martins de Castro Chaib & André Koch Torres de Assis [sem link]

Hugo Shigueo Tanaka
Por Hugo Shigueo Tanaka

Divulgador Científico e co-fundador do canal do YouTube Ciência em Si. Historiador da Ciência. Professor de Física e Matemática. Licenciado em Física pela Universidade Estadual de Maringá (UEM). Mestre em Ensino de Ciências e Matemática (PCM-UEM). Doutorando em Ensino de Ciências e Matemática (PCM-UEM).

Como referenciar este conteúdo

Tanaka, Hugo Shigueo. Eletrodinâmica. Todo Estudo. Disponível em: https://www.todoestudo.com.br/fisica/eletrodinamica. Acesso em: 12 de May de 2022.

Exercícios resolvidos

1. [Unicamp]

Considere um drone que utiliza uma bateria com carga total q = 900 mAh. Se o drone operar por um intervalo de tempo igual a Δt = 90 min, a corrente elétrica fornecida pela bateria nesse intervalo de tempo será igual a:

a) 10 mA
b) 600 mA
c) 1350 mA
d) 81000 mA

Alternativa correta: B

Extraindo os dados do exercício obtemos:
Q = 900 mAh
Δt = 90 min = 1,5h.

Substituindo na equação obtemos:
I = 900/1,5

Logo,
I = 600 mA.

2. [Enem]

Com o avanço das multifunções dos dispositivos eletrônicos portáteis, como os smartphones, o gerenciamento da duração da bateria desses equipamentos torna-se cada vez mais crítico. O manual de um telefone celular diz que a quantidade de carga oferecida pela sua bateria é de 1500 mAh.

A quantidade de carga fornecida por essa bateria, em coulomb, é de:
a) 90
b) 1500
c) 5400
d) 90000
e) 5400000

Alternativa correta: c
A partir dos dados do exercício conseguimos extrair as seguintes informações:
I = 1500 mA = 1500 x 10-3 A
Δt = 1h = 3600 s

Dessa forma, utilizando a definição de corrente elétrica:
I = Q/Δt
obtemos:
Q = I Δt
Substituindo os valores, ficamos com:
Q = 1500 x 10-3 x 3600
Q = 5400 C.

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