Existe corrente elétrica na bateria dum circuito?
3 de janeiro, 2022 às 15:41 | Postado em Corrente contínua e alternada, Eletricidade, Eletromagnetismo
Respondido por: Prof. Fernando Lang da Silveira - IF-UFRGSRecentemente um vídeo do YouTuber Veritasium sobre como energia flui num circuito gerou um alvoroço sobre concepções erradas acerca do funcionamento de circuitos elétricos. No vídeo do link https://www.youtube.com/watch?v=jRt2pUQa8fk, por exemplo, é dito que NUM CIRCUITO IDEAL não existe corrente na bateria do circuito (pelo menos não uma corrente equivalente à do circuito todo). Isso está correto? O que acontece dentro da pilha quando o circuito é fechado?
Inicialmente é importante notar que corrente elétrica não é devida exclusivamente ao movimento de deriva de elétrons. Nos condutores metálicos a corrente elétrica acontece graças aos elétrons livres mas existem outros tipos de condutores nos quais as cargas com mobilidade são de outra natureza. Um exemplo de tal possibilidade é encontrado em uma solução de sal de cozinha em água que submetida a uma diferença de potencial elétrico apresenta uma corrente (movimento de deriva) de íons positivos e negativos.
Há postagens antigas do CREF que tratam do tema da corrente elétrica, enfatizando a possibilidade de ela ser consequente da mobilidade de outros portadores de carga além dos elétrons. Por exemplo, em 2015, a postagem Sentido da corrente elétrica.
Especificamente sobre pilhas e baterias, no artigo de 2003 – Associação de pilhas – encontra-se o seguinte:
No interior de pilhas e baterias, as cargas livres (cargas responsáveis pela corrente elétrica) não são elétrons como nos metais; são íons positivos e íons negativos. Nas baterias de automóvel (baterias chumbo-ácido) a corrente elétrica é devida principalmente ao movimento dos íons positivos, pois eles têm mobilidade muito maior do que os íons negativos.
Sobre o conceito de mobilidade vide Mobilidade dos elétrons e de outros portadores de carga em condutores.
Se o circuito externo a uma pilha ou bateria é constituído exclusivamente por condutores nos quais a cargas livres são elétrons (o que é tacitamente assumido no vídeo indicado mas que poderia ser diferente caso externamente existisse também algum condutor iônico como, por exemplo, uma cuba de galvanoplastia), a corrente externa à fonte resulta da deriva dos elétrons mas na parte interna também há movimento de deriva de portadores (no vídeo estão representados os íons positivos de lítio em deriva aos 4min06s conforme a Figura 1).
Então a corrente elétrica interna à fonte tem natureza diversa da corrente elétrica na parte externa mas há corrente dentro da fonte.
“Docendo discimus.” (Sêneca)
Muito obrigado pela ótima explicação, como sempre!! Apenas restou-me uma dúvida: esta corrente no interior da fonte – que pode ter natureza diversa da corrente externa à ela – é igual númericamente à corrente externa quando o circuito está fechado? É necessária esta equivalência para o circuito funcionar?
Ela é igual pois do contrário a bateria teria um excedente de carga crescente, produzindo depois de algum tempo um campo eletrostático muito intenso nas suas imediações, armazenando desta forma energia eletrostática. Sistemas capazes de armazenar energia eletrostática são denominados de capacitores e implicam na existência de condutores isolados, nunca conectados internamente como é o caso das baterias.
Então, no caso de uma fonte cuja as cargas livres são íons positivos, necessariamente esta corrente interna à fonte estaria no sentido contrário à corrente externa (cuja as cargas livres são elétrons)?
Vide a postagem indicada: Sentido da corrente.