Fisica3

Páginas: 12 (2955 palavras) Publicado: 12 de agosto de 2013
EXPERIÊNCIA 4

RESISTÊNCIAS NÃO-LINEARES POR EFEITO DE
TEMPERATURA
I - OBJETIVO:
Mostrar o efeito da temperatura sobre um resistor metálico
(lâmpada incandescente) e em um semicondutor termistor (NTC).
Levantar a curva característica da lâmpada e do termistor.
Interpretar a não-linearidade das características.

II - PARTE TEÓRICA:
As noções sobre corrente elétrica se encontram noroteiro da
experiência MEDIDAS DE RESISTÊNCIAS. Discutiremos aqui somente os
processos da condução elétrica nos metais e semicondutores e a influência da
temperatura sobre os mesmos.

CONDUÇÃO ELÉTRICA NOS METAIS:
Nos átomos de um metal os elétrons da última camada estão
fracamente ligados aos seus núcleos. Por isso, estes elétrons podem se deslocar
quase que livremente de um átomo a outro. Acondução elétrica nos metais é
devida a estes elétrons livres. O número de elétrons livres é aproximadamente
constante e pode se verificar que quase não depende da temperatura. A uma
dada temperatura, a nuvem eletrônica (elétrons livres) está submetida a um
movimento térmico aleatório (movimento Browniano, velocidade média dos
elétrons igual a zero). Quando se aplica uma diferença de potencialem um
condutor aparece, além da agitação térmica aleatória, um movimento de deriva
global dos elétrons livres, ou seja, uma corrente percorre o condutor. Essa
corrente depende, essencialmente, do número de elétrons livres e da velocidade
de deriva (a velocidade de deriva é definida como a velocidade média dos
elétrons e, neste caso, é diferente de zero).
A agitação térmica dos elétronsaumenta com a temperatura. Isso
traz uma conseqüência imediata. O crescimento do movimento aleatório cria
dificuldade ao movimento de deriva global, o que implica numa velocidade de
deriva menor. Assim, para uma ddp fixa, quando a temperatura cresce, a corrente
elétrica diminui. Em outras palavras, podemos dizer que: para um condutor
metálico, a resistência elétrica é uma função crescente datemperatura.

46
CONDUÇÃO ELÉTRICA NOS SEMICONDUTORES:
Em um semicondutor puro os elétrons da última camada estão
fortemente ligados aos seus núcleos. Assim, não existe, como nos condutores
metálicos, uma nuvem eletrônica livre para participar do processo de condução
elétrica. Para que um semicondutor passe a conduzir deve ser a ele cedida uma
quantidade de energia suficiente para romper asligações covalentes de alguns
elétrons. Esta energia pode ser fornecida ao semicondutor através de calor:
Assim, quando se aquece um semicondutor, elétrons antes fortemente ligados
aos seus núcleos se liberam e podem participar da condução elétrica. O número
de elétrons que são liberados por aquecimento é normalmente pequeno (1 em
10 5 elétrons) de maneira que não podemos falar em movimentoaleatório dos
mesmos.
Dessa maneira, quando se aplica uma diferença de potencial fixa a
um semicondutor e se aquece o mesmo, elétrons são liberados para conduzir e
assim ocorre um aumento na corrente elétrica. Dito de maneira diferente: para
um semicondutor a resistência elétrica é função decrescente da
temperatura.
COEFICIENTE DE TEMPERATURA DA RESISTÊNCIA ELÉTRICA:
Uma vez já vimos que aresistência R de um condutor qualquer varia
com a temperatura T, podemos escrever:
R=f(T) ou R=R(T)

(1)

Surge agora uma questão. Se o resistor sofre uma variação de
temperatura, de quando ele muda a sua resistência? Ou melhor, qual o
coeficiente de temperatura do resistor?
Vamos fazer esse estudo desenvolvendo R(T) em uma série de
Taylor (Anexo) ao redor da temperatura arbitrária To, elimitando a expansão
apenas ao primeiro termo, lembrando que essa aproximação só é válida para
valores próximos de To.
 dR 
R(T) = R(To) +   (T − To)
 dT  T

(2)

R(T) = R(To) ⋅ [1 + α ⋅ (T − To )]

(3)

0

ou,
onde:

α=

1
 dR 
⋅ 
R(T o)  dT  T

o

sendo α chamado de coeficiente de temperatura do resistor.

(4)

47
Se o condutor é um metal, α é...
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