Callister_-_Engenharia_e_Cincia_dos_Materiais_ptg_ ... - Ufrgs

Figura 19.1 - Representação esquemática do aparelho usado para medir resistividade elétrica.
19.3 - CONDUTIVIDADE ELÉTRICA
Às vezes a condutividade elétrica σ é usada para especificar o caráter elétrico de um
material. Ela é simplesmente o recíproco da resistividade ou
σ = 1 / ρ (19.4)
e é indicativa da facilidade com a qual um material é capaz de conduzir uma corrente elétrica. As
unidades para σ são recíprocas de ohm-metro, isto é, [(Ω-m) -1 ou mho/m]. As seguintes
discussões sobre propriedades elétricas usam tanto a resistividade quanto a condutividade.
Em adição à Equação 19.1, a lei de Ohm pode ser expressa na forma
J = σõ (19.5)
na qual J é a densidade de corrente, a corrente por unidade de área da amostra , I / l , e õ é a
intensidade do campo elétrico ou a diferença de voltagem entre os 2 pontos dividida pela distância
que os separa, isto é,
õ = V / l (19.6)
A demonstração da equivalência das 2 expressões da lei de Ohm (Equações 19.1 e 19.5) é deixada
como uma tarefa de casa.
Materiais sólidos exibem uma espantosa faixaz de condutividades elétricas que se
estendem ao longo de 27 ordens de magnitude; provavelmente nenhuma outra propriedade física
experimenta esta amplitude de variação. De fato, uma maneira de classificar materiais sólidos é de
acordo com a facilidade com que conduzem uma corrente elétrica; dentro deste esquema de
classificação existem 3 grupamentos: condutores, semicondutores e isolantes. Metais são bons
condutores, tipicamente tendo condutividades da ordem de 10 7 (Ω-m) -1 . No outro extremo estão os
materiais com muito baixas condutividades, situando-se entre 10 -10 e 10 -20 (Ω-m) -1 ; estes são os
isolantes elétricos. Materiais com condutividades intermediárias, geralmente entre 10 -6 e 10 4 (Ωm)
-1 , são denominados semicondutores.
19.4 - CONDUÇÕES ELETRÔNICA E IÔNICA
Uma corrente elétrica resulta do movimento de partículas eletricamente carregadas em
resposta a forças que agem sobre elas a partir de um campo elétrico externamente aplicado.
Partículas positivamente carregadas são aceleradas no sentido do campo, as partículas
negativamente carregadas são aceleradas no sentido oposto ao do campo. Dentro de muitos
materiais sólidos surge a partir do fluxode elétrons uma corrente que é denominada condução
eletrônica. Em adição, para materiais iônicos é possível um movimento líquido de íons carregados
que produz uma corrente; tal é denominada condução iônica. A presente discussão trata da
condução eletrônica; a condução iônica é tratada brevemente na Seção 19.14.