Aula 12 - professor Daniel Orquiza de Carvalho
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Prof.DanielOrquiza EletromagnetismoI EletromagnetismoI Prof.DanielOrquizadeCarvalho SJBV Eletromagnetismo I - Eletrostática Condutividade Elétrica e Lei de Ohm na Forma Pontual (Capítulo 4 – Páginas 114 a 118) • Parâmetros Constitutivos • Meios isotrópicos, homogêneos e lineares. • Bandas de Energia. • Condutividade de Condutores, Semicondutores e Isolantes. EletromagnetismoI 2 Prof.DanielOrquiza SJBV Eletromagnetismo I - Eletrostática Meios Materiais • Até agora falamos sobre campos eletrostáticos no espaço livre. A partir de agora passaremos a falar da interação de campos com meios condutores e dielétricos. • As propriedades dos materiais, no eletromagnetismo, são levadas em conta através dos parâmetros constitutivos. • Na eletrostática estes parâmetros são: • A condutividade do material (σ), dada em Simens. • A constante dielétrica do material (ε), dada em Farads por metro (F.m-1). • Na magnetostática será introduzido um outro parâmetro constitutivo: a permeabilidade magnética (µ). EletromagnetismoI 3 Prof.DanielOrquiza SJBV Eletromagnetismo I - Eletrostática Meios materiais • Na maioria dos problemas, consideraremos que os materiais são isotrópicos, homogêneos e lineares. • Meios isotrópicos são aqueles em que os parâmetros constitutivos dentro do material não dependem da direção espacial. • Como seriam os parâmetros constitutivos (σ e ε) em um meio anisotrópico? • Meios homogêneos são aqueles em que os parâmetros constitutivos possuem o mesmo valor em todos os pontos. • Que tipo de campo escalar σ existe em um meio homogêneo? • Meios lineares são meios onde a resposta do material não depende da intensidade do campo elétrico (ou magnético) aplicado. EletromagnetismoI 4 Prof.DanielOrquiza SJBV Eletromagnetismo I - Eletrostática Meios materiais • O conhecimento do comportamento dos campos eletrostáticos (e eletromagnéticos) em: ① Materiais homogêneos, isotrópicos e lineares (condutores e dielétricos) e ② Na interface entre meios diferentes (condutores e dielétricos), permite compreender o funcionamento e projetar grande parte dos dispositivos de Engenharia Elétrica e de Telecomunicações, como por exemplo: Guiasde Onda EletromagnetismoI Linhasde transmissão 5 Antenas FibrasÓpticas Prof.DanielOrquiza SJBV Eletromagnetismo I - Eletrostática Teoria Microscópica da Condução • O tipo de carga disponível para condução de corrente depende do tipo de material: condutores, semicondutores e isolantes. • O comportamento elétrico depende da quantidade de cargas disponíveis para condução. • Elétrons de valência estão ‘presos’ nas ligações químicas. • Elétrons de condução são livres para se mover ao longo do material EletromagnetismoI 6 Elétronsnaestrutura cristalinadosilício Prof.DanielOrquiza SJBV Eletromagnetismo I - Eletrostática Teoria Microscópica da Condução • Os elétrons presentes nos materiais podem ter diferentes energias, dentro de certas faixas (bandas de energia). • Elétrons de valência só têm valores de energia dentro da banda de valência e elétrons de condução só têm valores de energia dentro da banda de condução. EletromagnetismoI 7 Prof.DanielOrquiza SJBV Eletromagnetismo I - Eletrostática Teoria Microscópica da Condução • Em bons condutores a energia que os elétrons precisam adquirir para passar da banda de valência para a de condução é pequena. • A energia térmica e a energia fornecida pelo Campo Elétrico são suficientes para que muitos elétrons passem para a banda de condução. • Em materiais dielétricos, há uma banda de energias proibidas grande entre a banda de valência e a de condução. A banda de condução no geral é completamente vazia. • Em materiais semicondutores, a banda de energias proibidas é menor do que a dos isolantes. • A energia térmica é suficiente para que uma quantidade pequena de elétrons passe para a banda de condução. • A dopagem destes materiais introduz elétrons na banda de condução e/ou lacunas na banda de valência. EletromagnetismoI 8 Prof.DanielOrquiza
