1 Exemplo: Velocidade de Migração num Fio de Cobre Então por que uma luz quando ligada acende instantaneamente? O campo eléctrico que impulsiona os electrões livres é estabelecido no condutor instantaneamente. Quando ligamos o interruptor a força eléctrica faz com que os electrões passem a se deslocar no fio, imediatamente. Os electrões que já se encontravam no filamento da lâmpada passam a se deslocar em resposta a essa força, e a lâmpada começa a emissor luz. As velocidades de migração típicas nos condutores são muito pequenas. De facto a velocidade de migração é muito menor que a velocidade média entre colisões. Para a velocidade obtida no problema acima, os electrões levariam 68 minutos para deslocar- se 1m.

2 A = área da secção transversal Nº electrões Carga “e”Q (C) ,6.10 3,2.10 4,8.10 Exemplo: INTENSIDADE DA CORRENTE ELÉTRICA  I I (A)= Q/2 s 0,8.10 1,6.10 3,

3 RESISTÊNCIA V d  está relacionada com o campo eléctrico, E no fio  se E aumentar, a F e sobre os electrões é mais forte e v d aumenta  V  EI   V assim Podemos escrever essa proporcionalidade como  V = IR A constante de proporcionalidade R é chamada de resistência do condutor Unidade SI: volt/ ampère, chamada de ohm (  ) Esta resistência é causada por colisões dos electrões com os átomos do condutor RESISTÊNCIA 

4 R Resistência à passagem da corrente eléctrica no fio

5 Verificou-se experimentalmente que para muitos materiais, incluindo os metais, a resistência é constante para grande parte das tensões aplicadas. LEI DE OHM Esse comportamento é conhecido como lei de Ohm  em homenagem a Georg Simon Ohm ( )  foi a primeira pessoa a fazer um estudo sistemático da resistência eléctrica. A lei de Ohm não é uma lei fundamental da natureza, mas uma relação empírica válida somente para determinados materiais e dispositivos, sob uma escala limitada de condições a) Curva da corrente em função da tensão para um dispositivo óhmico. A curva é linear e o declive fornece a resistência do condutor : b) Uma curva não linear da corrente em função da tensão para um díodo semicondutor. Esse dispositivo não obedece à lei de Ohm. O declive é (a)(b)

6 O símbolo para um resistor em diagramas de circuito A resistência de um fio condutor óhmico é proporcional ao seu comprimento e inversamente proporcional à sua área de secção transversal:   resistividade do material Unidades da resistividade : ohm-metro (  ) Condutividade   tem a unidade ( ) -1  comprimento do fio

7 Exemplo: Um condutor de alumínio tem 300m de comprimento e 2mm de diâmetro. Calcule a sua resistência eléctrica. Dados: Comprimento do fio, L=300m, diâmetro do fio, D=2mm, resistividade do alumínio 2.8  R=1mm A=  R 2 =3.14  (1mm) 2 =3.14 mm 2 =3.14  m 2 Solução Considerando a resistividade expressa em (Ohm  m). Nesse caso o comprimento deve estar expresso em m, e a área da secção em m 2, portanto substituindo na expressão da resistência resulta:

8 VARIAÇÃO DA RESISTIVIDADE COM A TEMPERATURA A resistividade depende de vários factores, um dos quais é a temperatura É de se esperar, uma vez que com o aumento da temperatura os átomos movem-se mais rapidamente  no aumento de colisões entre os electrões livres e os átomos Fio frio Fio quente como   o coeficiente de temperatura da resistividade RESISTIVIDADE EM TERMOS DE PARÂMETROS MICROSCÓPICOS   tempo médio entre as colisões

9 SUPERCONDUTORES Para uma classe de metais e de compostos conhecidos como supercondutores, a resistência vai a zero abaixo de uma determinada temperatura crítica T c As resistividades dos supercondutores abaixo de T c são menores do que 4  vezes menor do que a resistividade do cobre e considerada como nula na prática. Uma das características verdadeiramente notáveis dos supercondutores é o facto que, uma vez que uma corrente é criada neles, ela persiste (por anos) sem nenhuma tensão aplicada (porque R = 0): Alumínio, Estanho, chumbo A segunda característica denominada de Efeito Messner: é o diamagnetismo perfeito, ou seja, exclusão do campo magnético de seu interior. Um imã levitando sôbre o nitrogénio líquido refrigerado à temperatura de -200  C. 