Densidade de corrente elétrica

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Densidade de corrente elétrica é o vector de magnitude igual à quantidade de carga elétrica por unidade de tempo, em que a corrente elétrica é constante que passa em determinada área superficial, e de direcção e sentido dados pelo vetor normal à mesma área superficial, e de direção e sentido dados pelo vetor normal a mesma área superficial. Sendo assim, a fórmula e definida por:

J = (q/Δ t) / A

Onde J é o vetor da densidade de corrente elétrica, q é a quantidade de cargas da corrente elétrica, t é o intervalo de tempo em que as cargas passam pela secção transversal e A é a área da secção transversal.

Como a definição de uma Corrente Elétrica (i) constante é a razão da quantidade carga (q) por um determinado período de tempo (t), a fórmula resultante para uma Densidade de Corrente Elétrica em que a Corrente Elétrica é constante, pode ser dada pela fórmula:

i = ∫ J . d A

i = J ∫ . d A

i = J.A

J = i / A

Caso a Corrente Elétrica não seja uniforme em toda a superfície, e, consequentemente a Densidade de Corrente Elétrica, a relação entre a Corrente e a Densidade pode ser exemplificada pela fórmula:

i = ∫ J . d A

Portanto, a unidade no Sistema Internacional (SI) de Densidade de Corrente Elétrica é ampere (A) por metro quadrado (m²).

Sistema Internacional: A / m²

Se as cargas forem positivas, a densidade de corrente elétrica terá a mesma direção e sentido da velocidade das cargas, e, caso as cargas forem negativas, a densidade de corrente elétrica terá sentido contrário ao da velocidade das cargas.

Relação entre área do fio e densidade de corrente[editar | editar código-fonte]

A corrente (que está dirigida para direita) esta transitando de uma área maior (mais espessa) para uma área menor (menos espessa). Como deve haver a conservação de carga nessa transição, a quantidade de corrente e carga deve ser constante. Considerando a fórmula resultante, pode-se dizer que a área da secção do fio é inversamente proporcional a densidade de corrente elétrica.

Portanto se há uma variação de área, há uma variação da densidade de corrente elétrica, pois, de acordo com a imagem acima, o espaçamento entre as linhas de corrente diminui resultando em uma área menor, acarretando em um aumento da densidade de corrente elétrica.

Com isso, pode-se fazer uma generalização em que a área de secção do fio (Bitola) e inversamente proporcional a densidade de corrente elétrica.

J = i \ S

I = corrente; S = bitola

Aplicações[editar | editar código-fonte]

Eletrocirurgia:[editar | editar código-fonte]

Eletrocirurgia (diatermia) é o método cirúrgico que ocorre através do uso de eletricidade por um bisturi elétrico, que permite coagulação dos vasos sanguíneos. Na eletrocirurgia, a corrente é gerada por um gerador e atinge diretamente o tecido alvo do paciente através de um eletrodo ativo, e sai do corpo do paciente por um eletrodo neutro que é colocado junto ao corpo do paciente.

Quando a corrente elétrica encontra a resistência do tecido biológico, ela se transforma em calor. Com esse calor produzido, o efeito pode ser usado com cortes ou coagulação de vasos sanguíneos. A energia térmica produzida se concentra na ponta do bisturi e, ao entrar em contato com o corpo do paciente, se dissipa até a placa de eletrodo neutra, que está ligada diretamente ao fio-terra. Se este aquecimento for de forma lento e fraco, o calor produzido dentro da célula provocara evaporação de agua e a diminuição do volume celular, constituindo o efeito terapêutico da coagulação.

Por sua vez, quando o aquecimento acontece de forma rápida e forte, ocorrerá a explosão da membrana celular, com evaporação do conteúdo intracelular, constituindo desta forma o efeito terapêutico de corte.

Ao contrário do que se possa pensar, existe sangramento, mas uma das vantagens de se utilizar um Bisturi Elétrico é a sua capacidade de realizar cortes precisos com a limitada perca de sangue.

Referências Bibliográficas:[editar | editar código-fonte]

Halliday, Resnick & Walker, Fundamentos da Fisica vol.3, 7a Edicao, Editora LTC, 2007.

DIMAVE. Bisturi eletrico, o que e, e como funciona. Disponivel em: <dimave.com.br/bisturi-eletrico-o-que-e-e-como-funciona>.