A corrente elétrica no circuito sempre se manifesta por alguma de sua ação. Isso pode ser tanto o trabalho em uma determinada carga quanto a ação concomitante da corrente. Assim, pela ação da corrente, pode-se julgar sua presença ou ausência em um determinado circuito: se a carga está funcionando, existe uma corrente. Se for observado um fenômeno típico relacionado à corrente, há corrente no circuito, etc.

Em geral, a corrente elétrica é capaz de causar várias ações: térmicas, químicas, magnéticas (eletromagnéticas), leves ou mecânicas, e vários tipos de ações de corrente muitas vezes aparecem simultaneamente. Esses fenômenos e ações da corrente serão discutidos neste artigo.

Efeito térmico da corrente elétrica

Quando uma corrente elétrica contínua ou alternada passa por um condutor, o condutor aquece. Tais condutores de aquecimento sob diferentes condições e aplicações podem ser: metais, eletrólitos, plasma, metais fundidos, semicondutores, semimetais.

No caso mais simples, se, digamos, uma corrente elétrica passar por um fio de nicromo, ele aquecerá. Esse fenômeno é usado em dispositivos de aquecimento: em chaleiras elétricas, caldeiras, aquecedores, fogões elétricos, etc. Na soldagem a arco elétrico, a temperatura do arco elétrico geralmente atinge 7000 ° C e o metal derrete facilmente - esse também é o efeito térmico da corrente.

A quantidade de calor liberada na seção do circuito depende da tensão aplicada a esta seção, do valor da corrente que flui e do tempo de seu fluxo ().

Transformando a lei de Ohm para uma seção do circuito, é possível usar tanto a tensão quanto a corrente para calcular a quantidade de calor, mas então é imperativo conhecer a resistência do circuito, pois é ela que limita a corrente e causa , na verdade, aquecimento. Ou, conhecendo a corrente e a tensão no circuito, você pode facilmente encontrar a quantidade de calor liberada.

Ação química da corrente elétrica

Eletrólitos contendo íons, sob a ação de uma corrente elétrica direta - este é o efeito químico da corrente. Íons negativos (ânions) são atraídos para o eletrodo positivo (ânodo) durante a eletrólise, e íons positivos (cátions) são atraídos para o eletrodo negativo (cátodo). Ou seja, as substâncias contidas no eletrólito, no processo de eletrólise, são liberadas nos eletrodos da fonte de corrente.

Por exemplo, um par de eletrodos é imerso em uma solução de um determinado ácido, álcali ou sal, e quando uma corrente elétrica passa pelo circuito, uma carga positiva é criada em um eletrodo e uma carga negativa no outro. Os íons contidos na solução começam a se depositar no eletrodo com carga oposta.

Por exemplo, durante a eletrólise do sulfato de cobre (CuSO4), os cátions de cobre Cu2+ com carga positiva se movem para um cátodo carregado negativamente, onde recebem a carga que falta, e se tornam átomos de cobre neutros, fixando-se na superfície do eletrodo. O grupo hidroxila -OH cederá elétrons no ânodo, e o oxigênio será liberado como resultado. Os cátions hidrogênio H+ carregados positivamente e os ânions SO42- carregados negativamente permanecerão em solução.

A ação química da corrente elétrica é utilizada na indústria, por exemplo, para decompor a água em suas partes constituintes (hidrogênio e oxigênio). Além disso, a eletrólise permite obter alguns metais em sua forma pura. Com a ajuda da eletrólise, uma fina camada de um determinado metal (níquel, cromo) é revestida na superfície - isso, etc.

Em 1832, Michael Faraday descobriu que a massa m da substância liberada no eletrodo é diretamente proporcional à carga elétrica q que passou pelo eletrólito. Se uma corrente contínua I passa pelo eletrólito por um tempo t, então a primeira lei da eletrólise de Faraday é válida:

Aqui o coeficiente de proporcionalidade k é chamado de equivalente eletroquímico da substância. É numericamente igual à massa da substância liberada durante a passagem de uma única carga elétrica através do eletrólito e depende da natureza química da substância.

Na presença de uma corrente elétrica em qualquer condutor (sólido, líquido ou gasoso), observa-se um campo magnético ao redor do condutor, ou seja, um condutor portador de corrente adquire propriedades magnéticas.

Portanto, se um ímã for levado ao condutor através do qual a corrente flui, por exemplo, na forma de uma agulha de bússola magnética, a seta ficará perpendicular ao condutor e se o condutor for enrolado em um núcleo de ferro e um corrente contínua é passada através do condutor, o núcleo se tornará um eletroímã.

Em 1820, Oersted descobriu o efeito magnético da corrente em uma agulha magnética, e Ampere estabeleceu as leis quantitativas da interação magnética dos condutores com a corrente.

Um campo magnético é sempre gerado por corrente, isto é, por cargas elétricas em movimento, em particular por partículas carregadas (elétrons, íons). Correntes de direção oposta se repelem, correntes unidirecionais se atraem.

Tal interação mecânica ocorre devido à interação de campos magnéticos de correntes, ou seja, é, antes de tudo, uma interação magnética, e só depois mecânica. Assim, a interação magnética das correntes é primária.

Em 1831, Faraday estabeleceu que um campo magnético variável de um circuito gera uma corrente em outro circuito: a fem gerada é proporcional à taxa de variação do fluxo magnético. É lógico que é a ação magnética das correntes que é usada até hoje em todos os transformadores, e não apenas nos eletroímãs (por exemplo, nos industriais).

Em sua forma mais simples, o efeito luminoso da corrente elétrica pode ser observado em uma lâmpada incandescente, cuja espiral é aquecida pela corrente que a atravessa em calor branco e emite luz.

Para uma lâmpada incandescente, a energia luminosa representa cerca de 5% da eletricidade fornecida, sendo os restantes 95% convertidos em calor.

As lâmpadas fluorescentes convertem de forma mais eficiente a energia da corrente em luz - até 20% da eletricidade é convertida em luz visível graças ao fósforo, que recebe de uma descarga elétrica em vapor de mercúrio ou em um gás inerte como o neon.

O efeito luminoso da corrente elétrica é realizado de forma mais eficaz em diodos emissores de luz. Quando uma corrente elétrica passa pela junção p-n no sentido direto, os portadores de carga - elétrons e lacunas - se recombinam com a emissão de fótons (devido à transição de elétrons de um nível de energia para outro).

Os melhores emissores de luz são os semicondutores de gap direto (ou seja, aqueles que permitem transições ópticas diretas de banda a banda), como GaAs, InP, ZnSe ou CdTe. Variando a composição dos semicondutores, é possível criar LEDs para todos os comprimentos de onda possíveis, do ultravioleta (GaN) ao infravermelho médio (PbS). A eficiência de um LED como fonte de luz atinge uma média de 50%.

Como observado acima, cada condutor através do qual uma corrente elétrica flui se forma em torno de si. As ações magnéticas são convertidas em movimento, por exemplo, em motores elétricos, em dispositivos de elevação magnética, em válvulas magnéticas, em relés, etc.

A ação mecânica de uma corrente sobre outra descreve a lei de Ampère. Esta lei foi estabelecida pela primeira vez por André Marie Ampère em 1820 para corrente contínua. Disso resulta que condutores paralelos com correntes elétricas fluindo em uma direção se atraem e em direções opostas se repelem.

A lei de Ampère também é chamada de lei que determina a força com que um campo magnético atua em um pequeno segmento de um condutor de corrente. A força com que o campo magnético atua em um elemento condutor com corrente em um campo magnético é diretamente proporcional à corrente no condutor e o produto vetorial do elemento de comprimento do condutor e indução magnética.

Baseia-se neste princípio, onde o rotor desempenha o papel de uma carcaça com uma corrente, orientada no campo magnético externo do estator com um torque M.