A eletrodinâmica é uma área da física que estuda o comportamento das cargas elétricas em movimento.

Um exemplo comum de eletrodinâmica são os raios. Para sua formação é preciso que ocorram diversas cargas com sinais opostos entre o solo e a nuvem e vice-versa ou somente entre as nuvens. Quando isso acontece, a intensidade de atração dessas cargas é tão forte que acaba gerando descargas elétricas.

Outro exemplo é a geração de energia elétrica. A partir do momento em que as partículas dos elétrons recebem uma carga proveniente de um gerador, uma corrente elétrica é formada, ou seja, a energia elétrica. A Corrente Elétrica é o movimento das cargas elétricas em um condutor elétrico. Para que um material seja condutor de eletricidade, é necessário que seus elétrons estejam livres (são aqueles que recebem energia e pulam para outra camada eletrônica).

Um exemplo desses materiais são os metais como o ouro, cobre, ferro, alumínio, etc. Eles são chamados de condutores metálicos.

Qualquer material que transporta essa eletricidade esquenta e recebe o nome de condutor. Isso acontece por que os elétrons se agitam entrando em atrito com outros elétrons e com o núcleo. Essa propriedade é conhecida como resistência elétrica.

Outro tipo são os supercondutores, os materiais como a cerâmica diminuem à passagem dos elétrons. Há também os isolantes que são materiais como a madeira, a água e a borracha que impedem a movimentação dos elétrons.

Circuito Elétrico

Os circuitos elétricos são parte do estudo do eletromagnetismo: a união dos dois fenômenos, a eletricidade e o magnetismo. Os circuitos estão contidos em resistores, indutores, capacitores, diodos, linhas de transmissão, fontes de tensão, fontes de corrente e interruptores, a fim de formarem caminhos fechados (formação cíclica) para a corrente elétrica.

Para uma boa compreensão sobre eles, é preciso saber o que é uma corrente elétrica, diferença potencial, potência e resistência.

Potência

No dia a dia, as pessoas encontram, nos aparelhos elétricos, informações sobre sua potência, mas o que é isso?

Bem, na Física, ela significa a quantidade de energia transformada ou transmitida por unidade de tempo. A potência é bem simples de ser calculada. Quando se coloca uma carga 'q' em um local com o potencial elétrico equivalente a V, teremos:

U = q. V

Em que 'U', significa o valor a ser encontrado, no caso, a energia potencial; a letra V será o valor do potencial elétrico e a letra 'q' a carga. Mas se o potencial tiver o valor de V1 e, um outro potencial num lugar diferente, representado por V2, a diferença será igual a:

ΔV = V2 – V1

O delta V significa a variação do potencial elétrico, que é igual o potencial final menos o inicial. Essa diferença para uma carga, equivale à seguinte operação:

ΔU = q. ΔV

Em que a variação de energia potencial será igual à carga multiplicada pela variação do potencial elétrico.

Ainda no conceito físico, a diferença de potencial nada mais é que a voltagem. A voltagem é relativa à quantidade de energia perdida ou adquirida pelos elétrons, quando há um deslocamento deles. As correntes elétricas possuem também uma intensidade. Essa  é a quantidade de carga medida por tempo que atravessa um dado ponto. É calculada mediante ao número de elétrons que passam, por segundo, em certo local do circuito.

A intensidade é representada pela letra 'I' e sua unidade é o ampère (A), cujo valor é coulomb por segundo (C/s).

A letra V é a diferença de potencial, calculada em volts. A potência, nas operações, é simbolizada por 'P'; a resistência, por meio da letra grega (?), que significa ohm. Seu valor é igual a volts sobre ampère.

Resistores

Dentro da eletrodinâmica são estudados os resistores, que são componentes elétricos que tem o objetivo de definir a intensidade da corrente elétrica.

Os resistores são componentes representados pela letra R. Eles têm a função de transformar a energia elétrica em energia térmica, como, por exemplo, o chuveiro elétrico. Esse fenômeno chama-se efeito Joule. Além disso, eles regulam a quantidade de corrente elétrica que passa por um circuito. Os resistores são feitos de carbono ou silício e se opõem a passagem da corrente.

A oposição é denominada de resistência elétrica (ohm) e causa a queda da tensão em alguma parte do circuito, mas sem levar à queda da corrente. Essa, que é a mesma desde o começo até o fim do circuito, não se altera. Os resistores ideais são aqueles que se mantêm constante sem depender da tensão que passar pelo dispositivo. Para uma corrente elétrica passar pelo resistor, é preciso fazer aplicação da voltagem, como na seguinte fórmula que é a primeira lei de Ohm:

V = R . I

A letra V representa a voltagem, que é igual à resistência multiplicada pela intensidade. A potência dissipada no resistor, em relação ao tempo que ele leva para transformar a energia elétrica em térmica – o tempo para a água do chuveiro esquentar, por exemplo.

P = V . I

Desenvolvendo essa equação, temos que:

P = V . I I = R. I

Logo:

I = R. I²

Associação de Resistores

Os resistores são usados em dispositivos eletrônicos. Eles são classificados em dois tipos, os fixos e os variáveis. Além disso, a resistência que mede a relação da tensão que passa pela corrente elétrica e é calculada em Ohms, unidade do Sistema Universal de Unidades (SI). Os resistores funcionam também como semicondutores.

Os metais são, praticamente, materiais condutores e possuem baixa resistência em relação à passagem de corrente elétrica. Existem diferentes materiais que funcionam como isolantes ou como condutores dessa corrente. A água tem baixíssima resistividade, portanto, a energia passa livremente. Para calcular corretamente o coeficiente de resistividade encontrada em cada material, é necessário se ater à seguinte fórmula, que a segunda lei de Ohm:

R = ρ L 

         A

Onde ρ é o coeficiente de resistividade do material, L é comprimento, e A a área.

Resistores em Série

Os resistores estão situados em dois tipos de ligação: em série e em paralelo ou circuito misto, em que temos a ligação em série e paralelo ao mesmo tempo. Porém, a resistência nas correntes desses circuitos sempre será única, denominada como resistência equivalente, representada por Req ou Rt. Nos circuitos em série, é estabelecida uma sequência de um resistor seguido de outro, unidos na mesma corrente. Um exemplo das ligações em paralelo são aquelas luzes colocadas de enfeite nas árvores de natal.

As correntes são constantes e a queda de tensão é dada pela soma de todas as resistências. O resistor que possui maior capacidade é o que dissipará também mais potência.

Rt = R1 + R2 + R3 + ... + Rn

Por exemplo, se em um circuito ligado em série, tem-se o primeiro resistor R1, com o valor de 50 Ω. O segundo, com um valor de 30 Ω. E, um terceiro R3, que é igual a 20 Ω. Então, de acordo com a fórmula, tem-se:

R1 = 50 Ω

R2 = 30 Ω

R3 = 20 Ω

Req = R1 + R2 + R3

Req = 50 + 30 + 20

Req = 100 Ω

Resistores em Paralelo

Os circuitos em paralelo são formas de conexão dos componentes eletrônicos. São usados nas instalações de circuitos de lâmpadas, em que os terminais positivos são ligados em outros negativos, o que diferencia da ligação em série. Nas conexões em paralelo, há mais de um caminho que a corrente percorre, além de se dividir entre os elementos que compõem o circuito. A corrente circula na ligação e é resultado da soma da corrente em cada resistor.

Uma diferença recorrente nas instalações em paralelo, é o fato dos resistores serem independente uns dos outros. Dessa forma, quando queima uma lâmpada de um circuito em paralelo, ela queima sem que prejudique as demais, o que ocorre diferentemente nas associações em série. A diferença de potencial em todas é distinta e os resistores de menor resistência, são os que dissipam maior potência.

Para calcular a resistência equivalente (Req) de uma associação em paralelo, tem-se:

 1   =    1 + 1 + 1 + 1 

Req     R1 R2 R3 Rn

Se cada resistor possuir a mesma capacidade, ou seja, o valor igual, a conta que deve ser feita é a seguinte:

Req = R/N

Em que R é o valor de cada resistência e N é o número de resistores do circuito.

Porém, diferentemente das associações em série, as ligações em paralelo possuem alguns detalhes a mais. Por exemplo, se um circuito tiver duas resistências de valores diferentes, deve-se utilizar a seguinte operação:

Req = R1|| R2 = R1 x R2 

                     R1 + R2

Outro detalhe que deve atenção é o fato de que, se o circuito tem mais de três resistores, é necessária a equivalência entre o primeiro resistor R1 e o segundo resistor R2. O resultado disso será multiplicado e depois será dividido com o terceiro resistor. Acompanhe na fórmula abaixo.

Req = R1, 2 || R3 = R1, 2 x R3

                                      R1, 2 x R3

Capacitores

Os capacitores são pedaços de metal que guardam energia num campo elétrico. Eles consistem em dois eletrodos que armazenam cargas contrárias, que são separadas por isolantes. Ao aplicar a diferença de potencial nos capacitores, é acumulada uma carga 'q' positiva e uma carga '-q' , negativa. As cargas são proporcionais à quantidade de voltagem, como segue a fórmula, abaixo:

q = C. V

Onde C é o coeficiente de capacitância, diferente para cada um deles. O resultado é dado por coulomb sobre volt (C/V).

Os capacitores, se ligados em série, darão a seguinte equação:

 

1 = 1    1    ou     C = C1 x C2  

C   C1 + C2                 C1 + C2

 

Lembrando que essa operação é a mais simples e usada apenas em circuitos em série.