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PROPRIEDADES ELÉTRICAS 285
Quando uma força é aplicada em um material piezoelétrico, um campo
elétrico é gerado. Invertendo-se o sinal da força, por exemplo de compressão
para tração, a direção do campo gerado é invertida. As tensões mecânicas
podem polarizar um cristal deslocando a posição relativa de seus íons, desde
que o cristal não apresente centro de simetria. Os materiais piezoelétricos são
utilizados como transdutores, que são componentes que convertem energia
elétrica em deformação mecânica e vice-versa. Eles são usados, por exemplo,
em microfones. Os principais materiais piezoelétricos são: quartzo, titanato
de bário, titanato de chumbo e zirconato de chumbo (PbZrO 3 ).
Exercícios
1. Um determinado condutor de alumínio apresenta na temperatura ambiente
valores de condutividade elétrica e de mobilidade eletrônica de 3,8 10 7 (Ωm) -1
e 0,0012 m 2 /Vs, respectivamente. Considere a densidade do alumínio
2,7 g/cm 3 ; a massa molecular do alumínio 26,98 g e a carga do elétron
1,602 10 -19 C. Pergunta-se: a) qual o número de elétrons livres (condutores
de carga) por metro cúbico de alumínio na temperatura ambiente?; b) qual o
número de elétrons livres por átomo de alumínio?
2. O cloreto de sódio é isolante no estado sólido. Entretanto, no estado
líquido, ele é um bom condutor. Justifique.
3. Em geral, a condutividade elétrica de todos os materiais depende da temperatura.
A baixa condutividade dos isolantes aumenta com a temperatura,
enquanto a condutividade dos condutores diminui com ela. Discuta o comportamento
mencionado, levando em conta o efeito da temperatura no número
de elétrons disponíveis para a condução e na freqüência de colisões dos
elétrons com a rede.
4. As condutividades elétricas da maioria dos metais decrescem gradualmente
com a temperatura, mas a condutividade intrínseca dos semicondutores sempre
cresce rapidamente com a temperatura. Justifique a diferença.
5. O efeito da temperatura na condutividade elétrica é, em geral, mais acentuado
para um semicondutor do que para um isolante. Justifique.
6. A adição de pequenas quantidades (menos de uma parte por milhão) de
arsênio no germânio aumenta drasticamente sua condutividade elétrica (semicondutor
do tipo n). Explique este comportamento.