Introdução aos circuitos e Lei de Ohm

RKA13MC - Alô, alô, moçada, tudo bem com vocês? Na videoaula de hoje, aqui na Khan Academy Brasil, eu irei apresentar uma noção sobre circuitos elétricos e a Lei de Ohm. Bora lá para uma aula cheinha de animação e eletricidade? Bom, quando falamos de circuitos elétricos, precisamos ter em mente que alguns conceitos são muito importantes, como tensão, ou potencial elétrico, resistência e corrente elétrica. A tensão, ou potencial elétrico, nós simbolizamos com a letra U. A resistência, por sua vez, com a letra R. E, por fim, a corrente elétrica com a letra "i". A equação que relaciona esses três fatores é bem simples: tensão é igual à resistência vezes a corrente elétrica (U = R ‧ i). Outra forma de escrever isso é a corrente igual à tensão dividida pela resistência (i = U/R). Ok, mas o que significa esses conceitos todos? Fiquei pensando aqui na melhor maneira de explicar isso para vocês e pensei em uma metáfora que talvez ajude a entender melhor esses conceitos e como eles se relacionam entre eles, resultando nas equações matemáticas que escrevi ali, certo? Imagine um fluxo de água. Ok, ok, fluxo de água não é exatamente uma metáfora perfeita. Mas cola comigo que eu prometo que vai ajudar, tá bom? Voltando: imagine um fluxo de água em um cano, e esse cano está fechado na porção inferior. Agora, esse cano está cheinho d'água. Esse cair da água no cano aqui em cima revela alguma energia potencial. Isso é análogo à tensão. A tensão é um potencial elétrico por unidade de carga elétrica. Utilizamos aqui uma unidade de medida chamada de volts. Se abrirmos o fundo do cano, o que você imagina que irá acontecer com a água? Bem, ela irá fluir, certo? Essa energia potencial, então, será convertida em energia cinética. E se eu olhar bem aqui neste ponto do cano e quiser saber quanta água está passando por um período específico de tempo, bem, isso é análogo à corrente elétrica. A corrente elétrica é a quantidade de carga elétrica por unidade de tempo, Q sobre "t", Coulombs por segundo. Intuitivamente, você pode dizer quantas unidades de carga elétrica estão passando de um ponto ao outro em um circuito a cada segundo. Por fim, a resistência é algo que poderia impedir que essa carga elétrica fluísse a uma taxa arbitrariamente alta. Voltando à nossa metáfora do cano com água, é como se nós colocássemos algo no cano que impedisse o livre fluir de água. Por exemplo, um estreitamento no cano. Tipo assim, veja. Então, nessa situação, temos um cano na vertical aberto na região inferior com uma energia potencial análoga à tensão, que será convertida em energia cinética, tendo, então, um fluxo de água pelo cano, que, em determinado momento, esse fluxo será dificultado, pois há um estreitamento no cano. análogo à resistência em um circuito. Ou seja, a resistência é o quanto de carga elétrica é impedida. Isso, meus amigos, é a Lei de Ohm. Ohm é representado por uma letra grega, ômega (Ω), beleza, galera? Agora que entendemos esses conceitos, vamos visualizar um circuito elétrico, Vou desenhar primeiro uma bateria. Em um circuito, nós desenhamos assim. Veja, uma linha maior e uma outra mais curta. Na linha mais curta, temos o terminal negativo, e na maior, o terminal positivo. Essa bateria tem um potencial elétrico... Deixa eu pensar, sei lá, uns 16 volts. Aqui no terminal negativo, então, há vários elétrons que estão doidinhos para chegar em um terminal positivo. Para isso, eles precisam percorrer um caminho até lá. Vou desenhar esse caminho, tudo bem? Vamos supor que esse caminho, em algum momento, tenha uma interrupção. Aberta, assim, tá? E assim, enquanto esse circuito estiver aberto, e isso é análogo ao nosso cano com a parte inferior fechada, os elétrons não conseguem percorrer o circuito inteiro e não conseguem chegar ao terminal positivo. Mas, se fecharmos esse circuito, esses elétrons agora conseguem percorrer esse caminho, análogo à nossa metáfora do cano aberto, permitindo que a água possa fluir. Agora você deve estar sentindo falta da tal resistência, né? Aqui eu fiz algo bem teórico, só para você compreender os conceitos. Mas, mesmo os fios elétricos mais simples sempre possuem uma resistência, ok? Nos esquemas de circuitos, nós representamos a resistência como um fio irregular. Assim, veja. Digamos que essa resistência é de 8Ω. Minha pergunta para você é: agora que você tem a tensão e a resistência, qual será a corrente através desse circuito? Pause o vídeo e tente descobrir. Ok, para responder essa pergunta, vamos recorrer à Lei de Ohm. A corrente é igual à tensão dividida pela resistência. Essa tensão é de 16 volts dividido, então, pela resistência de 8Ω. Isso é 16 dividido 8, ou seja, 2. E a unidade de medida para isso seria a quantidade de carga por unidade de tempo, ou seja, Coulombs por segundo, através do circuito. Você pode representar por um "C/s", mas você pode dizer simplesmente "ampères", com um "A" maiúsculo. Portanto, através do circuito, há 2A percorrendo todo esse caminho a qualquer ponto do circuito. Outra coisa importante que sempre devemos observar é a direção da corrente. Bom, se o terminal negativo está aqui e os elétrons tendem a ir para o terminal positivo... Bom, a direção deve ser essa, né? Bem, quando Benjamin Franklin estava estudando circuitos elétricos, ele não sabia do conceito de elétrons, já que isso foi descrito uns 150 anos depois. Ele só sabia que algo fluía pelo circuito e que era atraído por coisas opostas. E, assim, ele descreveu que algo ia do positivo para o negativo, o contrário do que realmente acontece com os elétrons. Mas, por convenção, continuamos escrevendo da mesma maneira que Franklin, embora o contrário seja o que realmente aconteça quanto ao fluxo de elétrons. Bons estudos e até a próxima!