Fundamentação Teórica

Alunos: Hanna Alves, Irla Caldas, Jarbas Filho e Kelvin Hamilton.
Curso: Eletrotécnica - 3° Ano
Turno: Vespertino - 88132
Professor: Dielson hohenfeld
Disciplina: Física

A descoberta da corrente elétrica está diretamente relacionada à invenção da pilha. Até então a forma de eletricidade decifrada era a estática que se manifestava por intermédio de descargas descontínuas naturais, como os raios, e, outra parte por manipulação humana.

O modelo clássico da corrente elétrica é definida pelo movimento ordenado de elétrons. Volta, com a invenção da pilha conseguiu produzir um fluxo contínuo de partículas eletrizadas através de fios metálicos. Nesse caso, a corrente elétrica é constituída por elétrons que se movem ao longo do fio. Fato explicado por, no átomo dos metais, a ligação dos elétrons mais distantes do núcleo serem fracas, formando uma nuvem de elétrons denominados elétrons livres. Habitualmente esses elétrons livres têm um movimento desordenado, movendo em todas as direções. Basicamente a pilha consegue “empurrar” esses elétrons em movimento médio ordenado, formando uma corrente elétrica.

Podemos então calcular a intensidade dessa corrente elétrica sabendo da quantidade de cargas elétricas que se movem ordenadamente e do período em que ela se movem.

Matematicamente a intensidade é:

Imagem disponível em: http://si.javacode.com.br/?author=5

Por homenagem ao físico francês André-Marie Ampére (1775-1836), no Sistema Internacional de Unidades, a unidade de intensidade de corrente é o ampére.

No modelo real, a corrente elétrica é um fluxo de elétrons que circula por um condutor quando entre suas extremidades houver uma diferença de potencial. Esta diferença de potencial chama-se tensão. A facilidade ou dificuldade com que a corrente elétrica atravessa um condutor é conhecida como resistência. Esses três conceitos: corrente, tensão e resistência estão relacionadas entre si, de tal maneira que, conhecendo dois deles, pode-se calcular o terceiro através da Lei de Ohm:

                                  Imagem disponível em: http://www.camilomarcelino.com/personagens/ohm/ohm.htm

Como foi dito na questão anterior, acerca da definição de corrente elétrica, onde se define como a circulação ordenada dos elétrons que é formada a partir da existência de uma diferença de potencial (ddp) em um fio condutor. Essa circulação fica sujeito a obstinação que é denominada como resistência elétrica.

Em 1787, nasce um dos grandes físico matemático que contribuiu com a física, na descoberta de uma das grandes leis batizada com seu nome, onde se determina a resistência elétrica dos condutores, 1ª e 2ª Lei de Ohm.

Ele descreve em sua primeira lei como a razão entre a diferença de potencial e a corrente elétrica em um determinado condutor, será igual à resistência elétrica desse condutor. Os condutores deste tipo são chamados de condutores ôhmicos. Ela se define através da seguinte fórmula:

Imagem disponível em: http://educacao.uol.com.br/fisica/ult1700u46.jhtm

Ao colocar a corrente elétrica (i) em evidência, podemos observar que, quanto maior o valor de R, menor será a corrente elétrica. Essa constante mostra a resistência que o material oferece à passagem de corrente elétrica.

A unidade de resistência elétrica no Sistema Internacional está expressa abaixo: 

Imagem disponível em: http://educacao.uol.com.br/fisica/ult1700u46.jhtm

A primeira lei de Ohm nos apresentou uma nova grandeza física, a resistência elétrica. A segunda lei de Ohm nos dirá fatores que influenciam a resistência elétrica. De acordo com a segunda lei, a resistência depende da geometria do condutor (espessura e comprimento) e do material de que ele é feito. A resistência é diretamente proporcional ao comprimento do condutor e inversamente proporcional a área de secção (a espessura do condutor), conforme a figura abaixo:

                                 Imagem disponível em: http://educacao.uol.com.br/fisica/ult1700u46.jhtm

Onde:

ρ = resistividade, depende do material do condutor e de sua temperatura.

ℓ= largura do condutor

A= área da secção transversal.

Como a unidade de resistência elétrica é o ohm (Ω), então a unidade adotada pelo SI para a resistividade é Ω.m .

Essa equação mostra que se aumentarmos o comprimento do fio, aumentaremos a resistência elétrica, e que o aumento da área resultará na diminuição da resistência elétrica.

Através de suas análises, este cientista concluiu que a resistividade de cada material é constante para qualquer campo aplicado, e desta forma, poderia obter uma expressão para determinar a resistência elétrica. Esta propriedade, segundo Ohm, é diretamente proporcional à resistividade do material, ao comprimento e inversamente proporcional à área de seção transversal reta do respectivo objeto, e é enunciada como segue:

Segundo Ohm: “A resistividade (ou condutividade) de um material é independente da intensidade, direção e sentido do campo elétrico”.

Quando a temperatura de um material muda a energia cinética dos elétrons livres do material é alterada, ou seja, com o aumento da temperatura maior a vibração interferindo no fluxo dos elétrons através do condutor aumentando, consequentemente, sua resistência elétrica.

A uma relação algébrica entre a resistência e a temperatura, que é a seguinte:

Imagem disponível em: http://www.ebah.com.br/content/ABAAAA3NEAI/relatorio-eletrotecnica-lei-ohm-influencia-temperatura-na-resistividade

Onde :

R- Resistência de uma material auma dada temperatura (Ω .m)

R0 – resistência padrão do material a 20°C (Ω .m)

α - coeficiente de t emperat ura do material(°C-1)

∆T– variação de temperatura, ∆T=Tf – T0 (°C)

O coeficiente de temperatura não é constante ,cada material tem seu próprio coeficiente de temperatura.

A maioria dos metais tem um coeficiente de temperatura positiva (α>0), ou seja a resistência aumenta com o aumento da temperatura ,como por exemplo o cobre, prata e alumínio.

             Imagem disponível em: http://naoentendoquimica.blogspot.com/2010/06/manganes-e-usado-como-liga-metalica.html

Imagem disponível em: http://metalheartjoia.blogspot.com/2009/04/ligas-de-prata.html

Imagem disponível em: imoveis.culturamix.com

Existem também materiais com o coeficiente negativo (α<0), ou seja a resistência a resistência diminui com o aumento da temperatura ,exemplos o carbono ,germânio e o silício.

Imagem disponível em: naoentendoquimica.blogspot.com

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Outros tipos de materiais como o Níquel ,o coeficiente de temperatura é quase nulo ( α=0) ,logo a resistência é praticamente constante com a variação da temperatura.

Tabela 1: apresenta os valores de alguns materiais

Imagem disponível em: http://crv.educacao.mg.gov.br/sistema_crv/index.asp?id_projeto=27&ID_OBJETO=103911&tipo=ob&cp=780031&cb=&n1=&n2=Roteiros%20de%20Atividades&n3=Ensino%20M%E9dio&n4=F%EDsica&b=s

Imagem disponível em: http://www.portalsaofrancisco.com.br/alfa/elementos-quimicos/elementos-quimicos-niquel.php

Desta forma podemos perceber que temperatura influência o valor da resistência elétrica e deve ser levado em consideração importante para aas construções de medidores elétricos e projetos pra condições de operações adversas como projetos de aeronaves.

Referencias:

http://pt.scribd.com/doc/7633712/Resistencia-Eletrica

http://www.ebah.com.br/content/ABAAAA3NEAI/relatorio-eletrotecnica-lei-ohm-influencia-temperatura-na-resistividade
http://efisica.if.usp.br/eletricidade/basico/corrente/var_resist_temperatura/
http://www.ifi.unicamp.br/~lunazzi/F530_F590_F690_F809_F895/F809/F809_sem2_2006/CenoP-Assis_RF1.pdf
http://paginas.fe.up.pt/~villate/electromagnetismo/pioneiros/volta.html
http://si.javacode.com.br/?author=5
http://www.camilomarcelino.com/personagens/ohm/ohm.htm
http://educacao.uol.com.br/fisica/ult1700u46.jhtm

Livro:

Sampaio, José Luiz
Universo da física, 3: ondulatória, eletromagnetismo, física moderna/ José Luiz Sampaio, Caio Sérgio Calçada. – 2 ed.- São Paulo: Atual, 2005.