Eletricidade
A eletricidade é a presença e o fluxo da carga elétrica. Usando a eletricidade, podemos transferir energia de maneiras que nos permitem fazer tarefas simples. Sua forma mais conhecida é o fluxo de elétrons através de condutores como os fios de cobre.
A palavra "eletricidade" é às vezes usada para significar "energia elétrica". Não são a mesma coisa: a eletricidade é um meio de transmissão de energia elétrica, como a água do mar é um meio de transmissão de energia das ondas. Um item que permite que a eletricidade se mova através dele é chamado de condutor. Os fios de cobre e outros artigos metálicos são bons condutores, permitindo que a eletricidade se movimente através deles e transmita energia elétrica. O plástico é um mau condutor (também chamado de isolante) e não permite que muita eletricidade se movimente através dele, de modo que ele interromperá a transmissão de energia elétrica.
A transmissão de energia elétrica pode ocorrer naturalmente (como em um raio), ou ser produzida (como em um gerador). É uma forma de alimentar máquinas e dispositivos elétricos. Quando as cargas elétricas não estão em movimento, a eletricidade é chamada de eletricidade estática. Quando as cargas estão em movimento, elas são uma corrente elétrica, às vezes chamada de 'eletricidade dinâmica'. O raio é o tipo mais conhecido - e perigoso - de corrente elétrica na natureza, mas às vezes a eletricidade estática faz com que as coisas fiquem juntas.
A eletricidade pode ser perigosa, especialmente em torno da água, porque a água é uma forma de bom condutor, pois tem impurezas como o sal. Desde o século XIX, a eletricidade tem sido usada em todas as partes de nossas vidas. Até então, era apenas uma curiosidade vista no relâmpago de uma trovoada.
A energia elétrica pode ser criada se um ímã passar próximo a um fio metálico. Este é o método utilizado por um gerador. Os maiores geradores estão em centrais elétricas. A energia elétrica também pode ser liberada pela combinação de produtos químicos em um pote com dois tipos diferentes de varetas metálicas. Este é o método usado em uma bateria. A eletricidade estática pode ser criada através da fricção entre dois materiais - por exemplo, uma tampa de lã e uma régua de plástico. Isto pode fazer uma faísca. A energia elétrica também pode ser criada usando a energia do sol, como nas células fotovoltaicas.
A energia elétrica chega às casas através de fios dos lugares onde é feita. Ela é utilizada por lâmpadas elétricas, aquecedores elétricos, etc. Muitos aparelhos, como máquinas de lavar e fogões elétricos, utilizam eletricidade. Nas fábricas, a energia elétrica alimenta as máquinas. As pessoas que lidam com eletricidade e dispositivos elétricos em nossas casas e fábricas são chamadas de "eletricistas".
Como funciona
Há dois tipos de cargas elétricas que empurram e puxam uma sobre a outra: cargas positivas e cargas negativas. As cargas elétricas empurram ou puxam uma sobre a outra se não estiverem se tocando. Isto é possível porque cada carga faz um campo elétrico ao redor de si mesma. Um campo elétrico é uma área que envolve uma carga. Em cada ponto próximo a uma carga, o campo elétrico aponta em uma determinada direção. Se uma carga positiva for colocada nesse ponto, ela será empurrada nessa direção. Se uma carga negativa for colocada naquele ponto, ela será empurrada na direção exatamente oposta.
Funciona como ímãs e, de fato, a eletricidade cria um campo magnético, no qual cargas similares se repelem e cargas opostas se atraem. Isto significa que se você colocar dois negativos juntos e deixá-los ir, eles se afastariam. O mesmo se aplica a duas cargas positivas. Mas se você colocar uma carga positiva e uma negativa juntas, elas puxariam uma para a outra. Uma forma curta de lembrar isto é a frase que os opostos atraem os repelentes.
Toda a matéria do universo é feita de pequenas partículas com cargas positivas, negativas ou neutras. As cargas positivas são chamadas de prótons, e as cargas negativas são chamadas de elétrons. Os prótons são muito mais pesados que os elétrons, mas ambos têm a mesma quantidade de carga elétrica, exceto que os prótons são positivos e os elétrons são negativos. Porque os "opostos atraem", os prótons e os elétrons ficam juntos. Alguns prótons e elétrons podem formar partículas maiores chamadas átomos e moléculas. Os átomos e as moléculas ainda são muito pequenos. Eles são muito pequenos para serem vistos. Qualquer objeto grande, como seu dedo, tem mais átomos e moléculas nele do que qualquer um pode contar. Podemos apenas estimar quantos são.
Como os elétrons negativos e os prótons positivos se unem para fazer objetos grandes, todos os objetos grandes que podemos ver e sentir são eletricamente neutros. Eletricamente é uma palavra que significa "descrever eletricidade", e neutro é uma palavra que significa "equilibrado". É por isso que não sentimos objetos empurrando e puxando à distância, como fariam se tudo estivesse carregado eletricamente. Todos os objetos grandes são eletricamente neutros porque há a mesma quantidade de carga positiva e negativa no mundo. Poderíamos dizer que o mundo é exatamente equilibrado, ou neutro. Os cientistas ainda não sabem por que isto é assim.
Corrente elétrica
Os elétrons podem se mover ao redor do material. Os prótons nunca se movem em torno de um objeto sólido por serem tão pesados, pelo menos em comparação com os elétrons. Um material que permite que os elétrons se movimentem é chamado de condutor. Um material que mantém cada elétron firmemente no lugar é chamado de isolante. Exemplos de condutores são o cobre, o alumínio, a prata e o ouro. Exemplos de isoladores são a borracha, o plástico e a madeira. O cobre é usado com muita freqüência como condutor porque é um condutor muito bom e há muito dele no mundo. O cobre é encontrado em fios elétricos. Mas às vezes, outros materiais são utilizados.
Dentro de um condutor, os elétrons ricocheteiam, mas eles não seguem em uma direção por muito tempo. Se um campo elétrico for instalado dentro do condutor, todos os elétrons começarão a se mover na direção oposta à direção que o campo está apontando (porque os elétrons são carregados negativamente). Uma bateria pode fazer um campo elétrico dentro de um condutor. Se ambas as extremidades de um pedaço de fio estiverem conectadas às duas extremidades de uma bateria (chamadas de eletrodos), o laço que foi feito é chamado de circuito elétrico. Os elétrons fluirão ao redor e ao redor do circuito enquanto a bateria estiver fazendo um campo elétrico dentro do fio. Este fluxo de elétrons ao redor do circuito é chamado de corrente elétrica.
Um fio condutor utilizado para transportar corrente elétrica é freqüentemente envolto em um isolante como a borracha. Isto porque os fios que transportam corrente são muito perigosos. Se uma pessoa ou um animal tocar em um fio condutor de corrente, pode se machucar ou até mesmo morrer, dependendo da força da corrente e da quantidade de energia elétrica que a corrente está transmitindo. Deve-se ter cuidado ao redor de tomadas elétricas e fios nus que possam estar transportando corrente.
É possível conectar um dispositivo elétrico a um circuito para que a corrente elétrica flua através de um dispositivo. Esta corrente transmitirá energia elétrica para que o dispositivo faça algo que queremos que ele faça. Os dispositivos elétricos podem ser muito simples. Por exemplo, em uma lâmpada, a corrente transporta energia através de um fio especial chamado filamento, o que o faz brilhar. Os dispositivos elétricos também podem ser muito complicados. A energia elétrica pode ser usada para acionar um motor elétrico dentro de uma ferramenta como uma furadeira ou um apontador de lápis. A energia elétrica também é usada para alimentar dispositivos eletrônicos modernos, incluindo telefones, computadores e televisores.
Alguns termos relacionados à eletricidade
Aqui estão alguns termos que uma pessoa pode encontrar ao estudar como funciona a eletricidade. O estudo da eletricidade e como ela torna possível os circuitos elétricos é chamado de eletrônica. Há um campo da engenharia chamado engenharia elétrica, onde as pessoas surgem com coisas novas usando eletricidade. Todos estes termos são importantes para que elas saibam.
- A corrente é a quantidade de carga elétrica que flui. Quando 1 coulomb de eletricidade passa em algum lugar em 1 segundo, a corrente é de 1 ampere. Para medir a corrente em um ponto, usamos um amperímetro.
- A tensão, também chamada de "diferença potencial", é o "empurrão" por trás da corrente. É a quantidade de trabalho por carga elétrica que uma fonte elétrica pode fazer. Quando 1 coulomb de eletricidade tem 1 joule de energia, ela terá 1 volts de potencial elétrico. Para medir a voltagem entre dois pontos, usamos um voltímetro.
- Resistência é a capacidade de uma substância de "retardar" o fluxo da corrente, ou seja, reduzir a taxa na qual a carga flui através da substância. Se uma tensão elétrica de 1 volt mantém uma corrente de 1 ampere através de um fio, a resistência do fio é de 1 ohm - isto é chamado de lei de Ohm. Quando o fluxo de corrente é oposto, a energia é "consumida", o que significa que é convertida para outras formas (como luz, calor, som ou movimento).
- A energia elétrica é a capacidade de fazer trabalho por meio de dispositivos elétricos. A energia elétrica é uma propriedade "conservada", o que significa que ela se comporta como uma substância e pode ser movida de um lugar para outro (por exemplo, ao longo de um meio de transmissão ou em uma bateria). A energia elétrica é medida em joules ou quilowatt-hora (kWh).
- A energia elétrica é a taxa na qual a energia elétrica está sendo utilizada, armazenada ou transferida. O fluxo de energia elétrica ao longo das linhas de energia elétrica é medido em watts. Se a energia elétrica está sendo convertida para outra forma de energia, ela é medida em watts. Se parte dela é convertida e parte dela é armazenada, ela é medida em volt-amperes, ou se é armazenada (como em campos elétricos ou magnéticos), ela é medida em volt-ampere reativo.
Um desenho de um circuito elétrico: a corrente (I) flui de + ao redor do circuito de volta para -
A eletricidade é enviada em fios.
Geração de energia elétrica
A energia elétrica é gerada principalmente em locais chamados centrais elétricas. A maioria das centrais elétricas usa calor para ferver água em vapor, o que transforma um motor a vapor. A turbina da máquina a vapor transforma uma máquina chamada "gerador". Os fios enrolados dentro do gerador são feitos para girar em um campo magnético. Isto faz com que a eletricidade flua através dos fios, transportando energia elétrica. Este processo é chamado de indução eletromagnética. Michael Faraday descobriu como fazer isso.
Há muitas fontes de calor que podem ser utilizadas para gerar energia elétrica. As fontes de calor podem ser classificadas em dois tipos: fontes de energia renovável nas quais o fornecimento de energia térmica nunca se esgota e fontes de energia não renovável nas quais o fornecimento será eventualmente esgotado.
Às vezes, um fluxo natural, como a energia eólica ou a água, pode ser usado diretamente para girar um gerador, de modo que não seja necessário calor.
A energia elétrica é feita em centrais elétricas.
Perguntas e Respostas
P: O que é eletricidade?
R: Eletricidade é a presença e o fluxo de corrente elétrica. Ela é usada para transferir energia de maneiras que nos permitem fazer tarefas simples.
P: O que são condutores?
R: Condutores são artigos que permitem que a eletricidade passe por eles, tais como fios de cobre e outros artigos de metal. Eles permitem que a eletricidade se movimente através deles e transmita energia elétrica.
P: Como pode ser feita a energia elétrica?
R: A energia elétrica pode ser feita naturalmente (como um raio) ou por pessoas (como em um gerador).
P: O que é eletricidade estática?
R: A eletricidade estática ocorre quando as cargas elétricas não estão se movendo; pode fazer com que as coisas fiquem juntas na natureza.
P: Como funciona um gerador?
R: Um gerador funciona usando um ímã que passa perto de um fio de metal, criando uma corrente elétrica.
P: Como funciona uma bateria?
R: Uma bateria funciona combinando produtos químicos em um frasco com dois tipos diferentes de varetas metálicas, liberando energia elétrica.
P: O que são eletricistas?
R: Eletricistas são pessoas que trabalham com eletricidade e aparelhos elétricos em casas e fábricas.
