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Sentido da corrente elétrica

Pergunta de um aluno da 3° série do ensino médio: Se a corrente elétrica tem “sentido”, ela é um vetor? (O aluno estava raciocinando que uma grandeza vetorial tem módulo, direção e sentido) Como responder a esse aluno que a corrente elétrica é uma grandeza escalar usando os conteúdos disponíveis na educação básica?

Respondido por: Prof. Fernando Lang da Silveira - www.if.ufrgs.br/~lang/

Eu vou dar uma resposta que preparei há muitos anos para os meus alunos, futuros licenciados em Física da UFRGS, na disciplina de Seminários sobre Tópicos Especiais de Física II. Constatava que eles tinham dúvidas sobre o tema e que os livros texto disponíveis eram confusos ou omissos em elucidar tais dúvidas.

O esclarecimento passa por notar inicialmente que a expressão corrente elétrica é usada segundo duas acepções diferentes e facilmente se transita entre as duas sem se dar conta.

Significado 1: A expressão corrente elétrica é usada para designar o movimento de deriva da cargas livres ou portadores de carga em condutores.

Comentário: Como é bem sabido as cargas livres são exclusivamente elétrons em condutores metálicos, íons positivos e negativos em condutores iônicos, elétrons e íons em gases ionizados, … . Portanto, existem cargas livres positivas, sendo exclusivamente negativas em condutores metálicos. Daí decorre que a corrente elétrica (segundo o que denomino de significado 1) pode acontecer em um ou dois sentidos simultaneamente; nos condutores metálicos o movimento de deriva da cargas livres se dá em sentido contrário ao do campo elétrico existente no interior do condutor, ou, do potencial elétrico menor para o potencial elétrico maior. Já em condutores iônicos o movimento de deriva é simultaneamente nos dois sentidos.

Significado 2: A expressão corrente elétrica é usada para designar a razão entre a quantidade de carga líquida em módulo, transportada pelos portadores (cargas livres), que atravessa a secção transversal de um condutor pelo intervalo de tempo para que esse processo ocorra. A expressão corrente elétrica está sendo utilizada para designar o que mais propriamente denomina-se intensidade da corrente elétrica (representada usualmente pela letra i) ou

corrente_elet

Para complementar esta discussão apresento duas perguntas com suas respostas.

1 Qual é o sentido real de uma corrente elétrica?

Se a expressão corrente elétrica estiver designando o significado 1, a resposta é:

Depende do tipo de condutor. Por exemplo, nos condutores metálicos o movimento de deriva das cargas livres (elétrons) se dá em sentido contrário ao do campo elétrico sobre ele aplicado. Já nos condutores iônicos, onde existem os dois tipos de cargas livres, o movimento de deriva das cargas livres positivas é no sentido do campo elétrico aplicado, enquanto o das cargas livres negativas é em sentido contrário ao do campo elétrico aplicado.

Se a expressão corrente elétrica estiver designando o significado 2, a resposta é:

A pergunta está mal formulada pois a grandeza é um escalar. Um escalar não tem orientação (direção e sentido).

2 Qual é o sentido convencional de uma corrente elétrica?

Se a expressão corrente elétrica estiver designando o significado 1 a resposta é:

Por convenção, é o sentido do movimento de deriva que teriam cargas livres positivas, ou seja, é o sentido do campo elétrico aplicado sobre o condutor, é o sentido que vai do potencial mais alto para o potencial mais baixo.

Se a expressão corrente elétrica estiver designando o significado 2 a resposta é:

Atribui-se um sentido convencional para grandeza i (efetivamente ela não tem sentido pois decorre de sua definição que ela é um escalar) que é o sentido do campo elétrico aplicado ao condutor, ou, o sentido do movimento de deriva que teria uma carga livre positiva nesse condutor.

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