Post on 21-Dec-2015
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Exemplo: Velocidade de Migração num Fio de Cobre
Então por que uma luz quando ligada acende instantaneamente? O campo eléctrico que impulsiona os electrões livres é estabelecido no condutor instantaneamente. Quando ligamos o interruptor a força eléctrica faz com que os electrões passem a se deslocar no fio, imediatamente. Os electrões que já se encontravam no filamento da lâmpada passam a se deslocar em resposta a essa força, e a lâmpada começa a emissor luz.
As velocidades de migração típicas nos condutores são muito pequenas. De facto a velocidade de migração é muito menor que a velocidade média entre colisões. Para a velocidade obtida no problema acima, os electrões levariam 68 minutos para deslocar-se 1m.
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A = área da secção transversal
Nº electrões Carga “e” Q (C)-19
-19 -19
-19 -19
-1901
02
03
1,6.10
1,6.10 1,6.10
1,6.10
3,2.10
4,8.10
Exemplo: INTENSIDADE DA CORRENTE ELÉTRICA I
I (A)= Q/2 s
0,8.10
1,6.10
3,2.10
-19
-19
-19
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RESISTÊNCIA
Vd está relacionada com o campo eléctrico, E no fio
se E aumentar, a Fe sobre os electrões é mais forte e vd aumenta
V E I V assim
Podemos escrever essa proporcionalidade como
V = IR
A constante de proporcionalidade R é chamada de resistência do condutor
I
VR
Unidade SI: volt/ ampère, chamada de ohm ()
Esta resistência é causada por colisões dos electrões com os átomos do condutor
II
V
E
RESISTÊNCIA
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R
Resistência à passagem da corrente eléctrica no fio
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Verificou-se experimentalmente que para muitos materiais, incluindo os metais, a resistência é constante para grande parte das tensões aplicadas.
LEI DE OHM
Esse comportamento é conhecido como lei de Ohm em homenagem a Georg Simon Ohm (1787-1854)
foi a primeira pessoa a fazer um estudo sistemático da resistência eléctrica.
A lei de Ohm não é uma lei fundamental da natureza, mas uma relação empírica válida somente para determinados materiais e dispositivos, sob uma escala limitada de condições
a) Curva da corrente em função da tensão para um dispositivo óhmico. A curva é linear e o declive fornece a resistência do condutor :
b) Uma curva não linear da corrente em função da tensão para um díodo semicondutor. Esse dispositivo não obedece à lei de Ohm.
R
VI
IRV
O declive é
Rm
1 (a) (b)
100010
11 10
2
1023
33
mRm
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O símbolo para um resistor em diagramas de circuito
AR
A resistência de um fio condutor óhmico é proporcional ao seu comprimento e inversamente proporcional à sua área de secção transversal:
resistividade do material
Unidades da resistividade : ohm-metro ( )
1
Condutividade
AR
tem a unidade ( )-1m
comprimento do fio
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Exemplo: Um condutor de alumínio tem 300m de comprimento e 2mm de diâmetro. Calcule a sua resistência eléctrica.
Dados: Comprimento do fio, L=300m, diâmetro do fio, D=2mm, resistividade do alumínio2.810-8 .
R=1mmA=R2 =3.14(1mm)2 =3.14 mm2 =3.1410-6 m2
Solução
Considerando a resistividade expressa em (Ohmm). Nesse caso o comprimento deve estar expresso em m, e a área da secção em m2, portanto substituindo na expressão da resistência resulta:
67.21014.3
300108.26
8
AR
8
VARIAÇÃO DA RESISTIVIDADE COM A TEMPERATURA
A resistividade depende de vários factores, um dos quais é a temperatura
É de se esperar, uma vez que com o aumento da temperatura os átomos movem-se mais rapidamente
no aumento de colisões entre os electrões livres e os átomos
Fio frio Fio quente referência de atemperatur 20
1
0
00
T
TT
como
00 1 TTRR
R A
R
o coeficiente de temperatura da resistividade
RESISTIVIDADE EM TERMOS DE PARÂMETROS MICROSCÓPICOS
2
ne
me tempo médio entre as colisões
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SUPERCONDUTORES
Para uma classe de metais e de compostos conhecidos como supercondutores, a resistência vai a zero abaixo de uma determinada temperatura crítica Tc
As resistividades dos supercondutores abaixo de Tc são menores do que
4 10-25 m
1017 vezes menor do que a resistividade do cobre e considerada como nula na prática.
Uma das características verdadeiramente notáveis dos supercondutores é o facto que, uma vez que uma corrente é criada neles, ela persiste (por anos) sem nenhuma tensão aplicada (porque R = 0):
Alumínio, Estanho, chumbo
A segunda característica denominada de Efeito Messner: é o diamagnetismo perfeito, ou seja, exclusão do campo magnético de seu interior.
Um imã levitando sôbre o nitrogénio líquido refrigerado à temperatura de -200 C.