fundamentos de física iii fundamentos de física iii - Departamento de ...

AULA 20 RESISTIVIDADE DOS MATERIAIS E POTÊNCIA
ELÉTRICA
OBJETIVOS
• CONHECER E APLICAR A LEI DE OHM
• APLICAR O CONCEITO DE POTÊNCIA ELÉTRICA
20.1 RESISTIVIDADE E EFEITO DA TEMPERATURA
Qualquer material submetido a uma tensão conduz alguma corrente, sendo,
portanto, um condutor. Entretanto, observa-se que os valores de suas
resistividades podem ser muito próximos, se compararmos dois metais, ou muito
diferentes, se compararmos um metal com um objeto de vidro.
Materiais como o vidro, a borracha, a madeira, diversos tipos de plásticos
etc., que têm resistividades muito altas, são denominados isolantes ou
dielétricos. Materiais, como os metais, que apresentam valores muito pequenos
de sua resistividade são denominados condutores.
Existem materiais cujas resistividades apresentam valores
intermediários e por isto são denominados semicondutores. Há ainda materiais
que, quando resfriados abaixo de temperaturas características,
denominadas temperaturas críticas, apresentam valores nulos de
resistividade; eles são denominados supercondutores. Neste último caso é
possível a existência de correntes elétricas sem perda de energia elétrica e
conseqüente geração de calor.
ATIVIDADE 20.1
Pesquise sobre aplicações tecnológicas dos semicondutores e dos supercondutores.
A tabela 20.1 mostra valores de resistividades de diversos materiais à temperatura
de referência
0
T0 = 20 C . Isto é importante, pois, em geral, os valores das
resistividades mudam com a variação da temperatura. Podemos representar esta
dependência, aproximadamente, através da equação
300
onde ρ
0
é a resistividade a
[ + ( T − )],
ρ = ρ α
(20.1)
0
1 T0
20 0 C , T a temperatura e α é o coeficiente de
temperatura da resistividade, cujos valores são também relacionados na tabela
20.1.
0
Tabela 20.1: Resistividades e coeficientes de temperatura ( T0 = 20 C ) de alguns materiais
Substância Resistividade ( Ω m ) α ( o C -1 )
CONDUTORES
Metais
Prata
Cobre
Ouro
Alumínio
Ferro
Chumbo
Mercúrio
Ligas
Aço
Manganino
Constantan
Níquel-Cromo
SEMICONDUTORES
Carbono
Germânio
Silício
Silício tipo n a
Silício tipo p b
DIELÉTRICOS
Madeira
Âmbar
Vidro
Mica
Teflon
Enxofre
1,6 x 10 -8
1,7 x 10 -8
3,8 x 10 -3
2,5 x 10 -8
3,9 x 10 -3
2,2 x 10 -8
3,4 x 10 -3
10 x 10 -8
22 x 10 -8
3,9 x 10 -3
95 x 10 -8
5,0 x 10 -3
4,3 x 10 -3
18 x 10 -8
45 x 10 -8
8,8 x 10 -4
48 x 10 -8
100 x 10 -8
3,5 x 10 -5
~ 10 -6
0,45
< 10 -5
2,3 x 10 3
4,0 x 10 -4
8,7 x 10 -4
2,8 x 10 -3
– 5 x 10 -4
10 8 a 10 11
– 4,8 x 10 -2
5 x 10 14
10 10 a 10 14
– 7,0 x 10 -2
10 11 a 10 15
> 10 13
1,0 x 10 15
a – silício dopado com 10 17 átomos de fósforo por mm 3 ; b – silício dopado com 10 17 átomos de alumínio
por mm 3
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