Condução Elétrica

Condução Elétrica e Térmica em Sólidos
Propriedades dos metais
 Estrutura cristalina: todos os metais possuem estrutura
cristalina e dessa forma apresentam uma disposição regular
e ordenada de seus átomos.
 Brilho típico.
 Elevada condutividade elétrica e térmica: são bons
condutores de calor e de corrente elétrica.
 São geralmente sólidos.
Condução Elétrica – Lei de Ohm
Em muitas aplicações, o comportamento elétrico de um
material é mais crítico que o comportamento mecânico.
Fios metálicos usados para transferir corrente elétrica
sobre longas distâncias deve ter elevada condutividade
elétrica, de maneira que uma parcela pequena de potência
é perdida no condutor.
ELEVADA
CONDUTIVIDADE
BAIXA PERDAS
Condução Elétrica – Lei de Ohm
Essa lei pode ser dada da seguinte forma:
V=RI
Em que V é a tensão em volts (V), I é a corrente em
ampere (A) e a R é a resistência em ohms (Ω).
A resistência R depende das dimensões e do tipo de
material que constitui o condutor.
l
l
R 
S σS
Em que l é o comprimento em metro (m) do condutor, S é
a área (seção transversal do condutor).
A resistividade ρ é própria de cada material e depende da
temperatura. O inverso da resistividade chama-se de
condutividade elétrica σ.
A tabela abaixo mostra alguns valores de condutividade
elétrica (inverso da resistividade) na temperatura ambiente.
A unida da resistividade elétrica é Ω.m e a unidade da
condutividade elétrica é (Ω.m)-1 ou mho/m.
Um segunda forma da Lei de Ohm pode ser fornecida da
seguinte forma:
I V
V

σ
S ρl
l
O primeiro termo é chamado de densidade de corrente (J).
A unidade de J é A/m2.
A razão V/l pode ser definida como intensidade de campo
elétrico ε.
A unidade de intensidade de campo elétrico pode ser
definida como (V.m-1 ).
A densidade de corrente e a intensidade de campo elétrico
estão relacionados pela seguinte fórmula:
J  σε
CONDUTIVIDADE
ELÉTRICA
INTENSIDADE DE CAMPO
ELÉTRICO
A densidade de corrente pode ser relacionada a velocidade
média dos portadores de carga da seguinte maneira.
J  nqv
Onde J é a densidade de corrente, (n) é a quantidade de
portadores de carga (elétrons) por unidade de volume, (v) é
a velocidade média dos elétrons, e (q) é a carga do elétron.
Se igualarmos as duas fórmulas que expressam a
densidade de corrente, resultam em:
σε  nqv
nqv
σ
ε
v
O termo μ  é chamado de mobilidade.
ε
Resultando finalmente em:
ρ  nqμ
A equação nos informa que a condutividade elétrica pode
ser controlada através do número de portadores de carga
no material e da mobilidade que está relacionada com a
facilidade do movimento dos portadores de carga.
Exemplo: Escolha um material adequado para uma linha
de transmissão de 1500 m que conduzirá corrente de 50 A
tendo uma perda máxima de potência de 5 x 105 w.
10
11