UESTÃO 1:
Defina o que é tensão e corrente. Como as grandezas se relacionam? (Indiqu idades e a relação com a Lei de Coulomb). Como as Leis de Kirchhoff relaciona essas grandezas?
Passo 1
O enunciado pede que a gente defina o que é tensão (voltagem) e corrente elétrica, mostre como essas grandezas se relacionam entre si tomando por base a Lei de Coulomb (força entre cargas) e, por fim, apresente como as Leis de Kirchhoff conectam tensão e corrente em circuitos. O conteúdo é de eletrostática e circuitos elétricos básicos.
Passo 2
A Lei de Coulomb descreve a força entre duas cargas pontuais
e
separadas por uma distância
:
onde
é a constante eletrostática e
é o vetor unitário de
em direção a
. A partir dessa força definimos o campo elétrico criado por uma carga
em um ponto:
Passo 3
A tensão elétrica entre dois pontos
e
é a diferença de potencial elétrico, isto é, o trabalho por unidade de carga para levar uma carga de
a
contra o campo:
Ela se mede em volts
, onde
.
Passo 4
A corrente elétrica é o fluxo de carga que passa por uma seção de condutor por unidade de tempo. Se
é a carga que atravessa a seção em tempo
, definimos
medida em ampère
, onde
.
Passo 5
Relação tensão–corrente: o campo
, originado pelas forças de Coulomb entre cargas, gera a diferença de potencial
; esse mesmo campo exerce força sobre portadores de carga num condutor e provoca o fluxo de cargas, ou seja, corrente
. Em muitos materiais lineares, isso leva à lei de Ohm como relação constitutiva simples:
onde
é a condutância
.
Passo 6
As Leis de Kirchhoff permitem aplicar conservação de carga e energia em redes de circuitos:
A KCL afirma que a soma algébrica das correntes num nó é zero (não há acúmulo de carga), e a KVL diz que a soma algébrica das tensões ao longo de um caminho fechado é zero (energia conservada).
Resposta
Corrente elétrica:
(em ampère).
Tensão elétrica: (em volt).
Relação com a Lei de Coulomb: gera o campo
, cuja integral de linha define
e que, ao atuar sobre cargas, provoca
.
Leis de Kirchhoff: (KCL) e
(KVL).
Tensão elétrica:
Relação com a Lei de Coulomb:
Leis de Kirchhoff: