ppt - Plato

Lembram do elétron?
Este elemento é o responsável
da carga transportada e, portanto,
das propriedades elétricas do material.
[Q] = coulomb
Campo Elétrico
O CE é uma grandeza física.
Rodeia qualquer carga e estende-se até o infinito.
Q
Ek 2
r
F  qE
Voltagem:
E V /d
Força gravitational
Fg = Gm1m2/r2
Força eléctrica (de
Coulomb)
Fe = kq1q2/r2
Fg/Fe = 10-36 para dois
prótons!
Lembram dos arranjos atômicos?
Os átomos do cristal vao interferir (ou ajudar)
no movimento dos elétrons e, portanto,
também participarão das propriedades
elétricas do material.
http://physics.nad.ru/Physics/English/phon_tmp.htm
Cargas elétricas (livres) podem movimentar-se sob a ação de campos elétricos e
magnéticos, e em diversos ambientes. Vamos cuidar de distinguir bem cada um
desses casos. Inicialmente vamos tratar de elétrons movendo-se em resistores,
em regime estacionário, sob a ação de um campo elétrico provido por uma
bateria
http://www.if.ufrgs.br/tex/fis142/mod06/m_s01.html
Define-se intensidade de corrente elétrica como a quantidade de
cargas que atravessa a seção reta de um condutor, por unidade
de tempo. Isto é,
Remember !
q
i
t
vol fluido
Vazão 
t
A corrente elétrica por unidade de área transversal define o
módulo do vetor densidade de corrente J.
i
J
A
Do ponto de vista microscópico, há uma relação muito importante entre a
densidade de corrente e a velocidade de deriva.
Seja um segmento de condutor, L, como ilustrado na Figura. Suponha que
existam ‘n’ elétrons por unidade de volume; esta é a densidade de portadores
do material. Portanto, a densidade de cargas no condutor será ‘ne’, e a carga
total no segmento de condutor será
q = neAL
Um elétron percorrerá este segmento no intervalo de tempo
t = L/Vd
onde Vd é a velocidade de deriva. Da definição de corrente, obtém-se
i = q/t = neAVd
Da definição de densidade de corrente, obtém-se
J = neVd
A corrente é o fluxo da densidade de corrente!
http://www.slcc.edu/schools/hum_sci/physics/tutor/2220/current_resistance/
Current flow through a metal.
(Note: The electrons are colored differently to
make tracking easier.)
Current flow through a vacuum.
(Note: The electrons are colored differently to make
tracking easier.)
É uma relação Linear
V ~ I
V=R I
[R] = volt/ampere = OHM
É uma relação Linear
V
15
10
5
0
-3
-2
-1
0
1
2
-5
V/I = V/I = R
-10
R = V/I
-15
3
I
Resistividade:
propriedade intrínsica
L
R~L
R ~ 1/A
A
L
R
A
L
R
A
2
ohm.m
[ ] 
 ohm.m
m
L1
L1 = L3=L2/2
d1
L2
d1 = d2 = 2d3
d2
R
 d2
6L
6L
R
2
d
L3
d3
2
2
2
1
R1 L1 d

R2 L2 d
R1 1

R2 2
R1 1

R3 4
UNIDADES
Queremos achar as unidades de I e R:
I = q /t
I=
R=
=
Coulomb
segundo
= Ampere
Volt
Ampere
Ohm m2
m
= OHM
[  ] = ohm.m
Grandeza
SI (kg, m, s)
Simbolo
Corrente
Ampere
I
Resistência
Ohm
Ω
Resistividade
Ohm.metro (Ω.m)
ρ
condutividade
Ohm.metro recíproca
(Ω.m)-1
 = 1/
O ‘feeling’ da resistividade
Resistivity and Temperature Coefficient at 20 C
Material
Resistivity 
(ohm m)
Silver
Copper
Aluminum
Tungsten
Iron
Platinum
Manganin
Lead
Mercury
1.59
1.68
2.65
5.6
9.71
10.6
48.2
22
98
x10-8
x10-8
x10-8
x10-8
x10-8
x10-8
x10-8
x10-8
x10-8
Coefficient Conductivity 
per degree C
x 107 /Wm
.0061
.0068
.00429
.0045
.00651
.003927
.000002
...
.0009
6.29
5.95
3.77
1.79
1.03
0.943
0.207
0.45
0.10
Material
Resistivity 
(ohm m)
Nichrome
(Ni,Fe,Cr alloy)
100
x10-8
.0004
49
x10-8
...
3-60
x10-5
-.0005
1-500
0.1-60
1-10000
x10-3
...
x109
-.05
-.07
...
7.5
x1017
...
1-100
x1013
...
Constantan
Carbon*
(graphite)
Germanium*
Silicon*
Glass
Quartz
(fused)
Hard rubber
Coefficient
per degree C
Circuitos Elétricos
A nine volt battery supplies power to a cordless curling iron with a
resistance of 18 ohms. How much current is flowing through the curling
iron?
Circuitos Elétricos
Solution:
1.) Since V(Voltage) and R(Resistance) are known, solve for I(Current) by dividing
both sides of the equation by R.
2.) The R's on the right hand side of the equation cancel.
3.) I is then left in terms of V and R.
4.) Substitute in the values for V(Voltage) and R(Resistance).
5.) Solve for I(Current).
Circuitos Elétricos
Problema #1
A 110 volt wall outlet supplies power to a strobe light with a resistance of 2200
ohms. How much current is flowing through the strobe light?
Choose your answer below
1.0.5 amps
2.2.0 amps
3.0.05 amps
4.1.0 amps
=110/2200 = 1/20
Circuito Série
A corrente é a mesma para todos os elementos do
circuito:
A queda de tensão ao longo do circuito também é aditiva
Como V = IR
Mas a Lei de Ohm vale para o circuito completo
Igualando 3 e 4
Como todas as I são iguais
Circuito Paralelo
Req
Circuito Geral
I1 ?, I2 ?, V3 ?, etc… ?,
Resistive
dissipation !!
Voltagem
No mundo macroscópico…
A dependência V vs I….
15
10
5
0
0
1
2
3
Corrente
Voltagem
15
É linear …?
10
5
0
0
1
2
3
Corrente
Voltagem
Ou é cúbica …?
15
10
5
Y =0.4722+2.25236 X+0.62394 X
0
0
1
2
3
Corrente
2
Cómo diferenciar …?
Voltagem
15
10
5
0
0
1
2
3
Corrente
Voltagem
No mundo macroscópico…
15
10
5
0
0
1
2
3
Corrente
Voltagem
No mundo macroscópico…
15
B
Polynomial Fit of EXP1_B
Upper 95% Confidence Limit
Lower 95% Confidence Limit
10
Melhorou…
5
Y =0.56151+2.07488 X+0.68294 X
0
0
1
2
3
Corrente
2
Voltagem
Outras barras (incertezas maiores)…
15
Mudam a situação
drásticamente
10
5
0
0
1
2
3
Corrente
Voltagem
Agora temos um ajuste que passa por
todos os ‘pontos experimentais’
B
Linear Fit of EXP2_B
15
10
5
Y = 3.70193 * X
0
0
1
2
3
Corrente
Voltagem
Porém, não exagerar…
B
Polynomial Fit of EXP2_B
15
10
5
0
0
1
2
3
Corrente
Voltagem
Porém, não exagerar…
B
Polynomial Fit of EXP2_B
15
10
5
0
0
1
2
3
Corrente
Voltagem
Porém, não exagerar…
B
Polynomial Fit of EXP2_B
15
10
5
0
0
1
2
3
Corrente
Voltagem
Posso fazer perfeito ?…
B
Polynomial Fit of EXP2_B
15
10
5
0
0
1
2
3
Corrente
Voltagem
Posso fazer perfeito ?…
B
###
15
10
5
0
0
1
2
3
Corrente
Medida de Resistencia – 4 Pontas
1
R = V12/I12
R
2
V34= V12 + 2 v
I12 = i
V34= iR + 2 r i
v=ri
v=ri
3
i
4
i
A
V  2ri
R
i
Medida de Resistencia – 4 Pontas
R = V12/i
RV >>> RA
V
iV=0
i
R
L
1
i
2
i
A
i
TRANSPORT
i
V
x
d
L
IxV
Sample 4
Sample 7
R0 = 4,49 KW
0,0
-0,8
R0 = 1,25 KW
-800
-400
0
V (mV)
400
800
Magnetic Materials Laboratory - USP
I (mA)
0,8
L
TRANSPORT
i
V
x
d
L
L
7
4x10
6
3x10
6
2x10
6
1x10
6
10
6
1
0
6
10
5
10
4
10
3
10
2
10
1
0
10
100
Magnetic Materials Laboratory - USP
R (W)
i
100 150 200 250 300
T (K)
150
200
T (K)
250
300
1
2
3
4
5
6
7
8
9
5
1
0
4
1
0
3
1
0
2
1
0
4
6
8
1
0
1
2
1
1
0
0
0
/
T
(
K
)
i
TRANSPORT
x
R
Ld
1
R
d
i
V
x
d
L
R (kW)
6
4
2
0
0
100
200
Thickness (nm)
300
400
Magnetic Materials Laboratory - USP
L
Medição de RESISTIVIdade
na Industria
Medição de RESISTIVIdade
na Industria
Low Current/High Resistance Measurement Products
Document Actions
•
Model 65 High-Resistivity Measurement Package, including Model 6517A Electrometer/High-Resistance Meter,
Model 6524 High-Resistance Measurement Software and Model 8009 Resistivity Test Fixture
MEGGER
http://www.repaircalibration.com/avo-ground-resistance-testers.html
IBM
http://www.research.ibm.com/research/gmr.html
Medição de Resistividade
no Laboratório
Laboratório #3
Laboratório #3
Objetivos:
• Introduzir o conceito de resistencia dos materiais.
• Principio de funcionamento dos multimetros.
• Medir a resistividade de diversos materiais. Testar a Lei de
Ohm.
• Montar Circuitos Eletricos adequados para cada situação.
• Obter as incertezas e propagar os desvios.
Organization of the nerve system
Human nervous system:
information from one cell to another
Converting
heat,
pressure,
light etc. into
electric
signals
Neurons Transmit
Passing the signal
through the gap
(synapse) to the
next neuron or a
muscle.
Bioelectric signal: The Nerve Impulse
Ions, Channels, and
Pump Proteins in a
Neuron's Membrane
Establish the cell’s
Resting Potential
Open the door!
Na+
How an action potential is generated in a nerve cell?
Conducting and insulation
Conducting-due to the
movement of electric charges
(electrons, ions,etc.) under the
influence of the electric field.
Electric conductor:
Substances (body
fluid with ions) ready
to conduct electric
charge.
Electric insulator: Substances that
conduct electric charge poorly.
How an action potential
propagates along a nerve
cell.
As a neuron fires, an action
potential moves along the
plasma membrane for the
entire of the cell.
Electric Synapses between
Neurons
At an electric synapse, the plasma
membranes of two adjacent neurons are
tightly joined at gap junctions that
allows ions to flow from one to the
other and thus to propagate an action
potential smoothly and immediately.
Laboratório
#3