Alunos: Luan, Luana, Ramon e Uendeo.
3º ano , Eletrotécnica, Vespertino
Disciplina: Física Professor: Dielson Pereira
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| Movimento dos elétrons submetidos a uma ddp |
Os elétrons livres presentes em um condutor, sob condições normais, estão em movimento totalmente desordenado. Quando nas extremidades desse condutor se estabelecer uma diferença de potencial, denominada tensão (U), que pode ser através de tomada ou bateria, esses elétrons vão se movimentar de uma forma tecnicamente organizada, devido á força que passa a atuar sobre eles devido ao campo elétrico criado pela fonte de energia. Teremos então um fluxo de elétrons em um determinado sentido, que é o que conhecemos como corrente elétrica. No entanto, vale ressaltar que didaticamente, admite-se que esse fluxo é ordenado, porém na prática esse movimento não é tão organizado assim, pois o que acontece é que há uma tendência dos elétrons de se movimentarem no mesmo sentido, porém esse movimento não é completamente organizado.
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| Amperímetro |
Esse movimento de elétrons que caracteriza a corrente elétrica pode acontecer de forma alternada, ou seja, ora pra um lado, ora pro outro, e pode acontecer de forma contínua. É a partir daí que surge o conceito de corrente alternada e corrente contínua.
Representa-se a corrente elétrica pela letra I e o Ampère é sua unidade fundamental, em homenagem ao físico francês André-Marie Ampére (1775-1836). Definimos 1 A então como o deslocamento de 1 C através de um condutor durante 1 s, grandeza que é medida por um aparelho chamado Amperímetro.
Matematicamente podemos estabelecer o valor da intensidade da corrente elétrica através da equação:
Onde:
Q: quantidade de cargas que atravessam o condutor, e
T: tempo que as cargas levam para atravessar o condutor;
Como definido anteriormente, a corrente elétrica é o fluxo de elétrons em um condutor, quando submetido a uma diferença de potencial. No entanto, com o estabelecimento da corrente elétrica, se estabelecerá também uma oposição a esse fluxo. Essa oposição é denominada resistência elétrica (R). No começo do século XIX, Georg Simon Ohm (1787 – 1854) relacionou as três grandezas abordadas até aqui: corrente elétrica, tensão e resistência elétrica, em uma lei elaborada por ele, a “Primeira Lei de Ohm”. Experimentalmente, Ohm demonstrou que a corrente elétrica em um condutor é diretamente proporcional á tensão a qual ele é submetido, ou seja, quanto maior a diferença de potencial aplicada, maior vai ser a corrente que irá se estabelecer no condutor. Essa relação é o que chamamos de resistência elétrica.
Matematicamente, o enunciado da Primeira Lei de Ohm é:
Isolando R, temos a seguinte equação:
EXEMPLO: Considerando que a bateria BAT1 forneça 12V e que o resistor R1 possua a resistência de 100Ω, a corrente que circulará por R1 será de:
12 = 100 x I
I = 12 / 100
I = 0,12A
Neste caso, 0,12A será a medida mostrada pelo Amperímetro A1.
Apesar da denominação, essa equação na prática não se aplica a todos os casos, ou seja, ela não é verdadeiramente uma lei. Os diodos, por exemplo, não se comportam de acordo com essa equação. Por isso denominou-se Resistores ôhmicos àqueles que se comportam conforme a lei de ohm e Resistores não-ôhmicos àqueles que não se comportam de tal maneira.
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| Resistores ôhmicos |
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| Resistores não-ôhmicos |
Em seus estudos, Ohm percebeu também que fatores como espessura, comprimento e material do condutor, vão exercer influência sobre a resistência. Ele vai dizer que quanto maior o comprimento do condutor, maior a resistência e quanto maior a espessura (área de seção), menor a resistência. Dessa observação, ele elaborou sua segunda lei, a Segunda Lei de Ohm, que matematicamente é expressa pela seguinte equação:
Além de estar relacionada com as características físicas do condutor – espessura e área -, a resistência elétrica também sofre influencia da temperatura. Como já foi citado, quando os elétrons em um condutor estão sujeitos a uma tensão, eles passam a se movimentar em um determinado sentido, porém, nesse movimento está envolvido um número muito grande de elétrons, e no caminho eles colidem entre si e contra os átomos que compõem o material do condutor, dificultando assim a sua passagem, caracterizando a resistência elétrica que já foi citada. Quando há um aumento de temperatura, esses elétrons começam a vibrar com mais intensidade, o que aumenta o numero de colisões entre eles, dificultando ainda mais a passagem pelo condutor, logo, significa dizer que a resistência aumenta. Esse fenômeno é observado na maioria dos metais, porém, alguns outros materiais não se comportam da mesma maneira. É o caso da grafita, por exemplo. Quando há um aumento da temperatura, a sua resistência diminui, pois um número grande de elétrons livres passa a fazer parte de uma “nuvem eletrônica”, aumentando, portanto a densidade dos elétrons, tornando a corrente mais intensa, e a resistência elétrica diminui.
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| Tabela de coeficientes de temperatura dos materiais |
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| Variação da resistência com a temperatura |
A equação matemática que permite calcular a resistência em função da variação da temperatura é:
Onde:
R- Resistência do material sob determinada temperatura (Ω .m)
∆T– variação de temperatura (∆T=Tf – T0) (°C)
α - coeficiente de temperatura do material (°C-1)
R0 – resistência padrão do material a 20°C (Ω .m)
Vale ressaltar que o coeficiente de temperatura α é totalmente dependente o material, ou seja, cada material vai ter o seu próprio coeficiente de temperatura, e do valor da temperatura. Porém, apenas hipoteticamente, considerou-se no gráfico α constante independente da temperatura.
De acordo com o gráfico e com a tabela acima, temos:
Para os metais: α > 0 , ou seja, se a temperatura aumenta, a resistência elétrica também aumenta;
Para as ligas especiais α = 0, ou seja, a resistência elétrica permanece praticamente constante mesmo com uma variação de temperatura;
Para a grafita e as soluções eletrolíticas α < 0, ou seja, se a temperatura aumenta, a resistência elétrica diminui.
REFERÊNCIAS
http://books.google.com.br/books?id=g8-sK8f9DNcC&pg=PA43&lpg=PA43&dq=modelo+clássico+de+corrente+elétrica&source=bl&ots=LI6MV24YN2&sig=K4GAEeiXb7fYJlwy6KVzDgVKrDY&hl=pt-BR&ei=DqkXTvWYHs2tgQeZ2p0j&sa=X&oi=book_result&ct=result&resnum=3&ved=0CCwQ6AEwAg#v=onepage&q&f=false
Bom Trabalho!
ResponderExcluirApresenta todas as discussões esperadas.É necessário indicar nas figuras as referências. E om título deveria ser mais criativo.
Até +
Estou a fazer um teste usando o programa Portunos, e gostava de poder simular uma bateria onde eu pode-se mudar os parâmetros…..
ResponderExcluirPara deste modo poder saber qual a melhor bateria para o meu painel solar.