Eletromagnetismo - Corrente e Resistencia Elétrica - Física 2

FACULDADE DE ENGENHARIA E ARQUITETURA Disciplina Física 2 ELETROMAGNETISMO CORRENTE E RESISTÊNCIA ELÉTRICA Profª Adriana Borges MOVIMENTO DOS ELÉTRONS EM CONDUTORES Segundo a estrutura atômica dos metais os elétrons livres estão em constante movimento caótico Em um fio de cobre por exemplo os elétrons livres estão se movimentando constantemente com uma velocidade bastante grande pela rede cristalina do cobre Como as moléculas de um gás confinado em um recipiente Fonte Sears e Zemansky vol 3 MOVIMENTO DOS ELÉTRONS EM CONDUTORES Fonte Sears e Zemansky vol 3 MOVIMENTO DOS ELÉTRONS EM CONDUTORES MOVIMENTO DOS ELÉTRONS EM CONDUTORES INTENSIDADE DE CORRENTE ELÉTRICA i INTENSIDADE DE CORRENTE ELÉTRICA i O sentido convencional da Intensidade de Corrente Elétrica Fonte Sears e Zemansky vol 3 DENSIDADE DE CORRENTE ELÉTRICA J No quadro RESISTIVIDADE ρ Definida como ρ EJ A unidade da Resistividade no Sistema Internacional de unidades será Vm Am² Vm² Am Ωm RESISTIVIDADE ρ Depende apenas do material com que ele é feito A condutividade é o inverso da resistividade parecido com a condutividade térmica Um material que obedece a lei de Ohm é denominado condutor ôhmico ou condutor linear ρ é constante para uma dada temperatura e independe de E RESISTIVIDADE ρ A resistividade de um condutor quase sempre cresce com o aumento da temperatura Fonte Sears e Zemansky vol3 Tabela 251 Valores da resistividade na temperatura ambiente 20 C Substância ρ Ω m Condutores Metais Prata 147 10⁸ Cobre 172 10⁸ Ouro 244 10⁸ Alumínio 275 10⁸ Tungstênio 525 10⁸ Aço 20 10⁸ Chumbo 22 10⁸ Mercúrio 95 10⁸ Ligas Manganina Cu 84 Mn 12 Ni 4 44 10⁸ Constantan Cu 60 Ni 40 49 10⁸ Nicromo 100 10⁸ Substância ρ Ω m Semicondutores Carbono puro grafita 35 10⁵ Germânio puro 060 Silício puro 2300 Isolantes Âmbar 5 10¹⁴ Vidro 10¹⁰ 10¹⁴ Lucita 10¹³ Mica 10¹¹ 10¹⁵ Quartzo fundido 75 10¹⁶ Enxofre 10¹⁵ Tetrafluoretileno 10¹³ Madeira 10⁸ 10¹¹ RESISTIVIDADE ρ Um semicondutor possui resistividade intermediária entre um condutor e um isolante Sua resistividade varia com a temperatura e suas impurezas Fonte Sears e Zemansky vol3 RESISTIVIDADE ρ Para ligas metálicas metais e óxidos temse que a medida em que a temperatura cai a resistividade diminui Lentamente no início e rapidamente após a Tc ocorre a transição de fase este metal vira um supercondutor Fonte Sears e Zemansky vol3 Fonte httpswwwdsiffeeunicampbrfabianoEE530PDFTexto2020F EDsica20dos20Semicondutorespdf ESTRUTURA SIMPLIFICADA DAS BANDAS DE ENERGIA A T 0 K ESTRUTURA SIMPLIFICADA DAS BANDAS DE ENERGIA A T OK No Silício cada átomo com 4 elétrons de valência é cercado por outros 4 átomos de Si Cada átomo compartilha seus elétrons de valência com 4 átomos vizinhos de forma que a última camada ou camada de valência está completa com 8 elétrons Nenhum elétron livre está disponível para condução em condições normais RESISTIVIDADE ρ Altas correntes elétricas podem ser mantidas nos supercondutores altos campos magnéticos podem ser gerados de acordo com as leis da eletricidade e magnetismo Uma das aplicações e a levitação magnética que pode ser utilizada em veículos de transporte como trens eliminando a fricção com os trilhos RESISTÊNCIA ELÉTRICA R Conectando um resistor à uma bateria de ddp igual a V₁ surge nesse resistor uma Intensidade de Corrente i₁ Ao substituirmos a bateria por outra de ddp V₂ surge nesse resistor uma corrente i₂ De forma que a razão entre essas duas grandezas será a Resistência Elétrica do resistor V₁i₁ V₂i₂ Vi R Volt Ampère Ohm Ω ASSOCIAÇÃO EM SÉRIE DE RESISTORES ASSOCIAÇÃO EM PARALELO DE RESISTORES EXEMPLO Dados R1 6Ω R24Ω R34ΩR44Ω e R58Ω e V20V Calcule aA resistência equivalente bA corrente total cA corrente que circula em R4 dA ddp no resistor R1 EXEMPLO Uma barra de alumínio de seção reta quadrada tem 13m de comprimento e 52mm de lado A resistividade do é 282x10 8Ωm aQual é a resistência entre as extremidades da barra bQual deve ser o diâmetro de uma barra cilíndrica de cobre com 13m de comprimento para que sua resistência seja igual a da barra de alumínio