Corrente direta

O corrente direta (CD) é o fluxo de partículas carregadas na mesma direção, normalmente dentro de um motorista ou outro meio. Essas partículas carregadas podem ser elétrons, no caso de um material como cobre, ou íons de natureza diversa.

Este é o tipo de corrente gerada quando uma bateria ou bateria é conectada a uma lâmpada para ativá -la, como mostrado na imagem a seguir:

figura 1.- Circuito de corrente direta simples. Fonte: f. Zapata.

Acontece que átomos de metal como cobre, prata e outros têm pelo menos um elétron que se move facilmente dentro do material. Em condições normais, esse movimento é aleatório, mas assim que uma diferença de potencial entre as extremidades do motorista for estabelecida, os elétrons podem ser movidos na mesma direção, criando assim uma corrente elétrica direta.

Como os metais têm esses elétrons livres, eles são bons condutores de corrente, no entanto, todos os materiais podem realizar corrente elétrica em maior ou menor grau.

Sendo a corrente e um fluxo de cargas no tempo, matematicamente é definido como a quantidade de carga elétrica ΔQ, que circula pela seção transversal de um motorista durante um intervalo de tempo ΔT:

I = Δq/Δt

A unidade de corrente elétrica no sistema internacional, se for o ampéio, abreviado e equivalente ao Coulomb/Segundo (C/S).

Como a corrente direta é gerada?

A corrente direta precisa de um circuito fechado para fluir e pode ser gerado de várias maneiras. Uma das mais comuns é através de baterias (baterias), células de combustível e acumuladores, que têm dois terminais fixos e sinais opostos.

Dentro das baterias, são produzidas reações químicas que separam as cargas elétricas e estabelecem a diferença de potencial necessária para que a corrente ocorra.

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Separaram as cargas, os elétrons deixam o terminal negativo, onde estão com maior potencial e são atraídos para o terminal positivo de menor potencial, movendo -se por todo o circuito na mesma direção.

Com o tempo, as reações químicas diminuem e a bateria se desgasta. Apesar disso, a atual produz, mesmo sendo diminuída de intensidade, permanece corrente direta.

Conversão atual alternada para corrente direta

Figura 2. Esquema de corrente direta e corrente alternativa

Outro método para obter corrente direta é a conversão da corrente alternada. A corrente que chega às casas é alternativa, portanto, sua direção muda ciclicamente, mas pode se tornar corrente direta com certos elementos de circuito, como diodos, capacitores e transformadores.

Esses elementos são responsáveis ​​por manter a corrente fluindo em uma direção. Parece um pouco complicado, mas os circuitos necessários, conhecidos como circuitos retificadores, não são difíceis de implementar. O processo inverso, isto é, alterar a corrente direta para a corrente alternada é um pouco mais complexa, embora também possa ser feito.

A corrente alternada é preferida para o uso em massa porque é mais facilmente transportada e distribuída, e com menos perdas, das estações geradoras. Por esse motivo, se um dispositivo for projetado para operar com corrente direta, ele está sempre equipado com um dispositivo ou carregador para transmitir.

Circuitos de corrente direta

Um circuito de corrente direta inclui uma série de elementos como resistências, capacitores e outros, conectados por acionando fios e alimentados com uma fonte de tensão direta.

Existem símbolos específicos para cada um desses elementos, por exemplo, fontes de tensão direta, que fornecem corrente CC são simbolizadas por duas linhas paralelas de comprimento diferente ou um círculo com o símbolo da igualdade dentro.

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Na imagem seguinte V é a tensão e eu é a corrente. Observe que a corrente é desenhada pelo pólo positivo da bateria, embora se saiba que são os elétrons, de carga negativa, que carregam a corrente. Isso é feito por convenção.

Figura 3. Símbolos de tensão usados ​​em circuitos de corrente direta. Fonte: f. Zapata.

Outro elemento comum nos circuitos de corrente direta é resistência. Todos os motoristas têm alguma oposição ou resistência à passagem da corrente e seu símbolo é uma linha dentada.

O filamento da lâmpada tem resistência, dessa maneira, o circuito na Figura 1 é esquematicamente representado como mostrado na figura inferior.

Depois que o interruptor S é fechado, a corrente pode fluir e passar através da resistência r, fazendo com que o filamento da lâmpada acenda e também emitem calor.

Figura 4. Representação esquemática de um circuito de corrente direta, à esquerda com o interruptor aberto, não há corrente e, à direita, com o interruptor fechado, uma corrente direta é estabelecida. Fonte: f. Zapata.

Lei de Ohm

A lei de Ohm é usada para resolver circuitos de corrente direta simples, como a seção anterior, sendo válidos para um grande número de materiais condutores:

V = i ∙ r

Onde v é a tensão, eu é a intensidade da corrente e r é a resistência elétrica. Nas unidades do sistema internacional, a tensão é medida em volts (v), a corrente nos amplificadores (a) e a resistência em ohms (ω).

Exemplo numérico

Se a resistência do circuito anterior for r = 150 Ω e a tensão for de 12 V, a corrente que flui através do circuito é:

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I = v/r = 12 v/150 Ω = 0.08 a

Aplicações atuais diretas

Baterias e baterias

As baterias e baterias que operam relógios e brinquedos fornecem corrente direta. Eles vêm em tamanhos e tensões diferentes de acordo com as necessidades de design.

A bateria do carro é outro exemplo de uso da corrente direta, graças ao qual o sistema de luz e o motor inicial funcionam.

Carregadores para laptops e telefones celulares

A grande maioria dos equipamentos eletrônicos portáteis para uso doméstico é alimentado com corrente direta e recebe uma bateria e um carregador.

Células fotovoltaicas

Eles consistem em circuitos eletrônicos para capturar e converter a luz solar em energia elétrica através do efeito fotoelétrico. Esses dispositivos sempre fornecem uma corrente direta, que pode ser convertida para corrente alternada por um investidor.

Exemplos atuais diretos

Como explicado anteriormente, a corrente direta é aquela que flui no mesmo sentido, no entanto, sua magnitude pode ser variável. Por exemplo, quando uma bateria comum é baixada, o atual que produz é menor do que quando era novo.

Nas imagens a seguir, diferentes exemplos de corrente direta são mostrados, começando com uma corrente constante ao longo do tempo. Os outros são variáveis, no entanto, todos fluem na mesma direção, portanto são correntes diretas.

Corrente constante

Isso é cujo gráfico atual vs tempo É uma linha horizontal, paralela ao eixo dos tempos.

Figura 5. Corrente direta constante. Fonte: Wikimedia Commons.

Corrente de intensidade variável direta

O gráfico a seguir mostra duas correntes diretas de intensidade variável, obtidas de um sinal alternativo por um circuito apropriado:

Figura 6.- Dois exemplos de corrente direta de intensidade variável. Fonte: Wikimedia Commons.

Assuntos de interesse

Diferenças entre corrente alternada e direta.

Circuitos atuais alternados.

Referências

1. Bauer, w. 2011. Física para engenharia e ciências. Volume 2. Mc Graw Hill.
2. Giancoli, d.  2006. Física: Princípios com aplicações. 6º. Ed Prentice Hall.
3.  Katz, d. 2013. Física para cientistas e engenheiros. Fundações e conexões. Cengage Learning.
4. Hewitt, Paul. 2012. Ciência física conceitual. 5 ª. Ed. Pearson.
5. Sears, Zemansky. 2016. Física da Universidade com Física Moderna. 14º. Ed. Volume 2. Pearson.