Eletricos - Plato
Propaganda
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 Ek 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! 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 Fluxo e Corrente num tempinho t , m V Ax passa m por segundo : Av t 2 A2 v 2 1 A1 v1 Para fluidos incompressíveis ( 1 2 ) A2 v 2 A1v1 V Q vazão t 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, q i 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 -5 1 2 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 2 Y =0.56151+2.07488 X+0.68294 X 0 0 1 2 3 Corrente 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 Ld 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
