Electricidade.

Apresentação em tema: "Electricidade."— Transcrição da apresentação:

1 Electricidade

2 Modelo Microscópico [Q] = coulomb Lembram do elétron?
Este elemento é o responsável da carga transportada e, portanto, das propriedades elétricas do material. [Q] = coulomb

3 Campo Elétrico O CE é uma grandeza física.
Rodeia qualquer carga e estende-se até o infinito.

4 Modelo Microscópico 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.

5 Modelo Microscópico Cargas elétricas 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

6 Modelo Microscópico 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,                A corrente elétrica por unidade de área transversal define o módulo do vetor densidade de corrente J.                Remember !

7 Modelo Microscópico 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 Dq = neAL Um elétron percorrerá este segmento no intervalo de tempo Dt = L/Vd onde Vd é a velocidade de deriva. Da definição de corrente, obtém-se i = Dq/Dt = neAVd Da definição de densidade de corrente, obtém-se J = neVd          A corrente é o fluxo da densidade de corrente!

8 Modelo Microscópico                                                                             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.)

9 LEI DE OHM No mundo macroscópico… A dependência V vs I….

10 LEI DE OHM No mundo macroscópico… É linear …?

11 LEI DE OHM No mundo macroscópico… Ou é cúbica …?

12 LEI DE OHM Cómo diferenciar …?

13 LEI DE OHM Barras de ERRO !!

14 LEI DE OHM No mundo macroscópico… Não Funciona….

15 LEI DE OHM No mundo macroscópico… Melhorou…

16 LEI DE OHM Outras barras (incertezas maiores)… Mudam a situação
drásticamente

17 LEI DE OHM Agora temos um ajuste que passa por
todos os ‘pontos experimentais’ LEI DE OHM

18 LEI DE OHM Porém, não exagerar… V = R I3

19 LEI DE OHM Porém, não exagerar… V = R I4

20 LEI DE OHM Porém, não exagerar… V = R I4

21 LEI DE OHM Posso fazer perfeito ?… V = R I6

22 SEM ERRO.... Posso fazer perfeito ?… V = R I6

23 LEI DE OHM É uma relação Linear V ~ I V = R I [R] = volt/ampere = OHM

24 LEI DE OHM tg  = cat op/cat adj = V/I É uma relação Linear tg  = R
R = V/I

25 I = R = r = [ r ] = ohm.m electricidade I = q /t = Ampere = OHM
UNIDADES Queremos achar as unidades de I e R: I = q /t Coulomb segundo I = = Ampere Volt Ampere R = = OHM Ohm m2 m r = [ r ] = ohm.m 

26 FLUIDOS REAIS 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 

27 electricidade UNIDADES L A R ~ L R ~ 1/A

28 electricidade L1 d1 L2 d2 d3 L3 L1 = L3=L2/2 d1 = d2 = 2d3

29 O ‘feeling’ da resistividade
Resistivity and Temperature Coefficient at 20 C Material Resistivity r (ohm m) Coefficient per degree C Conductivity s x 107 /Wm Silver 1.59 x10-8 .0061 6.29 Copper 1.68 .0068 5.95 Aluminum 2.65 .00429 3.77 Tungsten 5.6 .0045 1.79 Iron 9.71 .00651 1.03 Platinum 10.6 0.943 Manganin 48.2 0.207 Lead 22 ... 0.45 Mercury 98 .0009 0.10

30 100 x10-8 .0004 Constantan 49 ... Carbon* (graphite) 3-60 x10-5 -.0005
Material Resistivity r (ohm m) Coefficient per degree C Nichrome (Ni,Fe,Cr alloy) 100 x10-8 .0004 Constantan 49 ... Carbon* (graphite) 3-60 x10-5 -.0005 Germanium* 1-500 x10-3 -.05 Silicon* 0.1-60 -.07 Glass x109 Quartz (fused) 7.5 x1017 Hard rubber 1-100 x1013

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32 Resistivity vs. Purity ASTM International High-Q Millipore Intel
"The method of preparing Type I reagent water may add organic contaminants to the water by contact with the ion-exchange materials." – Standard Specification for Reagent Water (D1193), Annual Book of ASTM Standards, American Society of Testing Materials, 11.01(1), 2001 High-Q ". . . deionized, 18 megohm-cm water, often referred to as ultrapure water, is likely to be so impure that it smells – Reagent Water, High-Q position Paper, High-Q, Inc., 2000 Millipore "Measuring Resistivity Is Not Enough – Water at the theoretically pure limit of 18.2 megohms-cm may still contain high concentrations of neutral organic contaminants which may adversely affect your analytical methods and cause analyses to fail. Most water purification systems exhaust their capacity to remove dissolved organics before they lose their capacity to remove ions." – A10 Brochure, Millipore, Corporation 1996 "What You Can't See Can Hurt You! – When it comes to ultrapure water, what you can't see can often hurt you. Your system's resistivity meter may indicate that your product water is at the theoretically "pure" limit of 18.2 megohm-cm, but don't be fooled! In spite of high resistivity levels, your water can still contain high concentrations of organic contaminants which cannot be detected by resistivity measurements alone." – Waterline, Millipore, Corporation 1995 "Millipore' Corp's Jon DiVincenzo explains that simply dissolving sugar in 18 megohm-cm water can raise the TOC values to 1000 parts per billion (ppb) without reducing the specific resistance of the water." – Brush M. Water, water, everywhere. The Scientist 1998; 12(12):18-20. Intel “We all ‘know’ that a good high-purity water system can meet 18+ megohm-cm, 1 to 2 ppb of TOC and silica, very low oxygen levels, and less than 10 particles per liter (p/L) at 0.05 micron optical size. The agony is that most of these measurements are completely in error. Not only are we not getting real analytical data, we don't know that we are not getting real analytical data. Everything looks OK, and the instruments are behaving like they always have - so there is nothing to indicate that the numbers are entirely bogus.”– Carr G. Instruments - Evaluating the limitations of current technologies and improvements in future analytical methods. Ultrapure Water 2001; 18(2):24-32)

33 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?

34 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).

35 Circuitos Elétricos Choose your answer below =110/2200 = 1/20
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 0.5 amps 2.0 amps 0.05 amps 1.0 amps =110/2200 = 1/20

36 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

37 Circuito Paralelo Req

38 Circuito Geral I1 ?, I2 ?, V3 ?, etc… ?, Resistive dissipation !!                      

39 A i R V Medida de Resistencia – 4 Pontas R = V12/I12 4 3 1 2
V34= V v V34= iR + 2 r i I12 = i v = r i i A 4 3 V

40 V A i Medida de Resistencia – 4 Pontas R = V12/i i R iV=0
RV >>> RA V iV=0 i i A R 1 2 L

41 Magnetic Materials Laboratory - USP
x i V d L TRANSPORT Magnetic Materials Laboratory - USP

42 Magnetic Materials Laboratory - USP
x i V d L TRANSPORT Magnetic Materials Laboratory - USP

43 Magnetic Materials Laboratory - USP
x i V d L TRANSPORT TV Magnetic Materials Laboratory - USP

44 Magnetic Materials Laboratory - USP
x i V d L TRANSPORT Magnetic Materials Laboratory - USP

45 Medição de RESISTIVIdade
na Industria

46 Medição de RESISTIVIdade
na Industria Part Number: 65 Part Number: 65 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

47 MEGGER IBM

48 Medição de Resistividade
no Laboratório Laboratório #3

49 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.

50 Laboratório #3 Medição de R, V, I no Laboratório

51 Medição de R, V, I no Laboratório Laboratório #3

52 Relatório Laboratório #3 Intro Material Tipo de medidas
Erros envolvidos (instrumentais) Que foi medido Estratégias para medir Dificuldades resultados Propag. de Erros. Conclusões