Introdução
Uma compreensão básica sobre tensão e corrente elétrica requer o conhecimento básico sobre a estrutura atômica. Como exemplo tomemos o mais simples átomo que existe, o de Hidrogênio (H), que é constituído de duas partículas fundamentais, um Próton no núcleo e um Elétron na eletrosfera.
O mesmo átomo de hidrogênio pode, devido a expansão de energia nuclear, possuir isótopos como visto na figura acima. A Carga eletrônica permanece a mesma somente a massa do mesmo muda. (Veja mais Aqui!)
Diferentes átomos, tem diversas números de elétrons em órbitas concêntricas chamadas camadas, cada camada dessa comporta um número máximo de elétrons, são elas (K, L, M, N, O, P e Q), como na figura abaixo.
Cada camada ainda é subdividida no que chamamos de subníveis de energia s, p, d e f. (Veja mais Sobre!)
Elétrons Livres
Sendo assim, o material mais empregado na indústria eletroeletrônica é o Cobre, e a que se deve isso? Exatamente! Essa introdução é proposital, e a resposta à pergunta é a Estrutura Atômica do Cobre. Vejamos na imagem a distribuição elétrica do átomo de Cobre.
Observando a estrutura do átomo de Cobre, aferimos que seus elétrons estão distribuídos em 4 camadas eletrônicas K, L, M e N. Nessa última, embora ela suporte até no máximo 32 elétrons, esta só possui 1 elétron. Na verdade átomos que possuem a última camada mais completa são mais estáveis. Átomos que possuem a última camada incompleta são mais voláteis e essa volatilidade aumenta com a diminuição de elétrons na mesma. Assim é seguro dizer que esse elétron solitário do átomo de Cobre é extremamente fácil de ser arrancado por uma força externa. Esse elétron que pode ser arrancado chamamos de elétron livre.
Além disso a força elétrica exercida pelo núcleo sobre os elétrons na eletrosfera é inversamente proporcional ao quadrado da distância entre eles (Lei de Coulomb), isso quer dizer, que a medida que uma carga se afasta de outra a força atrativa entre elas decresce com o quadrado dessa distância. Por exemplo, se a distância entre duas cargas é d=1u, então a Força Elétrica exercida é F para uma quantidade de carga q1 e q2. Mantendo a mesma quantidade de carga e dobrando a distância, ou seja, d=2u. A Força Elétrica exercida sobre essa cargas é igual a F/4, pois são 2u ao quadrado. E assim por diante.
*u = qualquer unidade de medida.
Fonte de Tensão
A separação de cargas, citada a cima é o que ocorre nas pilhas convencionais, uma quantidade de cargas positivas (íons positivos) é estabelecida no terminal positivo da pilha, e uma quantidade de elétrons (carga negativa) é estabelecida no outro terminal.
Assim, "qualquer fonte de tensão é criada separando-se regiões de carga positiva e negativa"
Tensão Elétrica
É irrelevante falar da tensão estalecida para mover 1 único elétron, então sempre iremos falar da tensão necessária para mover um "pacote" de elétrons, chamado de Coulomb (C).
A energia necessária para mover as cargas de um ponto a outro são medidas em Joule (J), sendo assim:
"Se 1 Joule (J) de energia for necessário para mover 1 Coulomb de carga entre os pontos A e B, então dizemos que existe uma diferença de 1 Volt entre os dois pontos."
Traduzimos formalmente assim:
Onde:
V - Tensão (Volts)
W - Potência (Joules)
Q - Carga (Coulomb)
A unidade de medida de tensão, o Volt, é uma homenagem aos esforços de Alessandro Volta, que demonstrou pela primeira vez que uma tensão poderia ser estabelecida por ação química.
