Corrente elétrica: o que é, como calcular e exercícios

Nesta aula, vamos explorar o conceito de corrente elétrica, que é o fluxo de carga elétrica através de um condutor, como fios ou cabos. Abordaremos o que ela é, como se movimenta e qual a unidade utilizada para medi-la. Também discutiremos a relação entre corrente, tensão e resistência, e como calcular a corrente em um circuito. Para facilitar o entendimento, apresentaremos exercícios resolvidos que permitirão compreender melhor como ela se comporta em diferentes situações. 

O que é corrente elétrica?

A corrente elétrica é o fluxo de cargas elétricas que se movem através de um condutor, como um fio de cobre, quando há uma diferença de potencial (tensão) aplicada. Essa movimentação das cargas é o que gera a eletricidade que usamos para alimentar diversos dispositivos.

As partículas responsáveis por esse fluxo são os elétrons, que possuem carga negativa. Nos condutores, os elétrons livres se movem quando são “empurrados” por uma força elétrica, gerada pela diferença de potencial entre os dois pontos do circuito.

Em um circuito elétrico, a corrente é responsável por fazer os elétrons se moverem, permitindo que a energia seja transferida para dispositivos como lâmpadas, motores e outros aparelhos eletrônicos.

Tipos de corrente elétrica

Existem dois tipos principais de corrente elétrica que são fundamentais para entender como a eletricidade é gerada e utilizada: corrente contínua (CC) e corrente alternada (CA). Cada tipo de corrente tem características específicas e é utilizado em diferentes situações. Vamos explorar melhor essas diferenças:

• Corrente Contínua (CC ou DC): A corrente contínua é o tipo de corrente elétrica em que as cargas elétricas (geralmente os elétrons) fluem sempre na mesma direção. Ela é caracterizada pela sua estabilidade, já que a polaridade (direção de fluxo da corrente) não muda. A corrente contínua é amplamente utilizada em dispositivos de baixo consumo, como relógios, brinquedos elétricos, lanternas e em circuitos eletrônicos (como computadores e celulares).
• Corrente Alternada (CA ou AC): A corrente alternada é o tipo de corrente elétrica em que a direção do fluxo das cargas elétricas alterna periodicamente, ou seja, ela muda de direção em ciclos. Isso significa que as partículas carregadas oscilam entre um polo positivo e um polo negativo. A corrente alternada é utilizada em grande escala em residências e indústrias para alimentar aparelhos como lâmpadas, televisores, eletrodomésticos, e sistemas de aquecimento e refrigeração.

Mais detalhes sobre as diferenças entre corrente contínua e corrente alternada estão disponíveis na Aula 8 – Corrente Alternada e Corrente Contínua: entenda as diferenças.

Direção e sentido da corrente elétrica

A compreensão da direção e do sentido da corrente é fundamental para o estudo de circuitos elétricos e o comportamento da eletricidade. Embora esses conceitos sejam frequentemente confundidos, eles têm significados distintos e é importante diferenciá-los para entender como a corrente flui através de um circuito.

Direção da corrente elétrica

A direção da corrente se refere ao caminho que as cargas elétricas seguem ao se moverem por um condutor. No caso de um circuito elétrico, a direção é definida pela orientação do fluxo de carga positiva.

Convencionalmente, consideramos a corrente como o movimento de cargas positivas de um ponto de maior potencial para um ponto de menor potencial. Ou seja, ela vai “da extremidade positiva para a extremidade negativa” do circuito, mesmo que, na realidade, quem se mova são os elétrons (que são cargas negativas).

Em circuitos de corrente contínua (CC), a direção da corrente é constante e vai do terminal negativo para o terminal positivo da fonte de alimentação.

Sentido da corrente elétrica

O sentido da corrente é o movimento real das partículas carregadas no condutor. Como a corrente é, na prática, um fluxo de elétrons (cargas negativas), o sentido da corrente elétrica é oposto ao sentido da direção convencional.

Na prática, os elétrons se movem do ponto de maior potencial negativo (como o terminal negativo de uma bateria) para o ponto de menor potencial negativo (como o terminal positivo de uma bateria).

O sentido da corrente é sempre o movimento dos elétrons de menor para maior potencial (do negativo para o positivo), enquanto a direção da corrente (definida convencionalmente) vai do positivo para o negativo.

Essa convenção de direção e sentido é importante para a análise dos circuitos e a aplicação de leis, como a Lei de Ohm, e também para o entendimento de como os aparelhos e dispositivos funcionam, pois os cálculos muitas vezes dependem da forma como a corrente é tratada teoricamente.

Qual a unidade de medida da corrente elétrica?

A unidade de medida da corrente elétrica no Sistema Internacional (SI) é o Ampère, simbolizado como A. O Ampère é uma das sete unidades base do SI e é fundamental para a medição e compreensão dos fenômenos elétricos.

O Ampère é definido como a quantidade de corrente elétrica que, quando passa por dois fios paralelos, retos e infinitamente longos, a uma distância de 1 metro entre eles, gera uma força de 2 × 10⁻⁷ Newtons por metro de comprimento dos fios.

Isso significa que se colocarmos dois fios condutores paralelos, com corrente elétrica passando por eles, a força entre esses fios será diretamente proporcional à intensidade da corrente. O valor de 1 Ampère foi estabelecido com base nessa definição experimental.

Outras unidades associadas à corrente elétrica

• Milliampère (mA): Um milliampère é 1/1000 de um Ampère. Ou seja, 1 mA = 0,001 A.
• Microampère (μA): Um microampère é 1/1.000.000 de um Ampère. Ou seja, 1 μA = 0,000001 A.

Essas unidades menores são muito utilizadas em dispositivos eletrônicos, onde as correntes são tipicamente bem pequenas.

Como calcular a corrente elétrica?

A corrente elétrica (denotada por I) é a quantidade de carga elétrica que passa por um ponto de um circuito por unidade de tempo. Para calcular a corrente em diferentes situações, utilizamos algumas fórmulas principais, dependendo do contexto.

Fórmula de corrente elétrica

A fórmula geral para calculá-la é:

Onde:

• I é a corrente elétrica (em Ampères, A),
• Q é a carga elétrica (em Coulombs, C),
• t é o tempo durante o qual a carga passa (em segundos, s).

Esta fórmula nos diz que a corrente é igual à carga que passa por um ponto de um circuito dividido pelo tempo que essa carga leva para passar.

Para exemplificar, suponha que uma carga de 10 Coulombs passe por um fio em 5 segundos. Qual é a corrente elétrica nesse fio?

Usando a fórmula:

Portanto, a corrente elétrica é de 2 Ampères (A).

Fórmula da corrente em circuitos elétricos

Em circuitos elétricos simples, a corrente elétrica também pode ser calculada usando a Lei de Ohm, que relaciona a corrente, a tensão e a resistência do circuito:

Onde:

• I é a corrente elétrica (em Ampères, A),
• V é a tensão (ou diferença de potencial) no circuito (em Volts, V),
• R é a resistência do circuito (em Ohms, Ω).

Esta equação é útil quando temos informações sobre a tensão e a resistência de um circuito, mas não a corrente diretamente.

Para exemplificar, imagine um circuito com uma resistência de 10 Ohms e uma tensão de 20 Volts, qual será a corrente que circula pelo circuito?

Usando a fórmula da Lei de Ohm:

Portanto, a corrente elétrica no circuito é de 2 Ampères (A).

Corrente elétrica: exercícios resolvidos

Exercício 1: Cálculo da corrente a partir da carga e do tempo

Uma carga de 15 Coulombs passa por um fio em 3 segundos. Qual é a corrente que circula por esse fio?

Resolução: Sabemos que a corrente elétrica é dada pela fórmula:

Substituindo os valores:

A corrente é de 5 Ampères (A).

Exercício 2: Cálculo da corrente usando a Lei de Ohm

Em um circuito com uma resistência de 50 Ohms e uma tensão de 100 Volts, qual será a corrente que circula pelo circuito?

Resolução: Usamos a Lei de Ohm:

Substituindo os valores:

A corrente elétrica no circuito é de 2 Ampères (A).

Exercício 3: Cálculo da corrente a partir de potência elétrica

Uma lâmpada consome 100 Watts de potência em um circuito de 120 Volts. Qual é a corrente que passa pela lâmpada?

Resolução: Sabemos que a potência elétrica é dada pela fórmula:

Rearranjando para calcular a corrente I:

Substituindo os valores:

A corrente elétrica que passa pela lâmpada é de 0,83 Ampères (A).

Exercício 4: Cálculo da corrente a partir da carga elementar e tempo

Em um fio, 5×10²⁰ elétrons passam por um ponto a cada 10 segundos. Qual é a corrente que circula por esse fio? Considere que a carga elementar de um elétron é 1,602×10⁻¹⁹ C.

Resolução: Primeiro, calculamos a carga total Q que passa no fio, usando a carga elementar e e o número de elétrons n:

Substituindo os valores:

Agora, usamos a fórmula para corrente:

Substituindo os valores:

A corrente elétrica que circula por esse fio é de 8,01 Ampères (A).