Fisica3 (Eletromagnetismo)

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A supercondutividade é um fenômeno muito diferente da condutividade. Na
verdade, os melhores condutores normais, como a prata e o cobre, não se tornam
upercondutores nem em temperaturas muito baixas, enquanto os novos supercondutores
cerâmicos são isolantes à temperatura ambiente.
Uma explicação para a supercondutividade se baseia na hipótese de que, em um
upercondutor, os elétrons responsáveis pela corrente se movem em pares. Um dos
elétrons do par distorce a estrutura cristalina do material, criando nas proximidades
uma concentração temporária de cargas positivas; o outro elétron do par é atraído
por essas cargas. Segundo a teoria, essa coordenação dos movimentos dos elétrons
impede que colidam com os átomos da rede cristalina, eliminando a resistência elérrica.
A teoria explicou com sucesso o comportamento dos supercondutores de baixa
temperatura, descobertos antes de 1986, mas parece que será necessária uma nova
teoria para os novos supercondutores cerâmicos.
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111111111111 REVISÃO E RESUMO 11111111111
Corrente A corrente elétrica i em um condutor é definida atraé
da equação
. dq
t =dt, (26-1)
em que dq é a carga (positiva) que passa durante um intervalo de
~rnpo dt por um plano hipotético que corta o condutor. Por con­
-:cnção, o sentido da corrente elétrica é tomado como o sentido no
qual cargas positivas se moveriam. A unidade de corrente no SI é o
ampere (A): 1 A = 1 C/s.
1 E
p = -=-
(J" J
( definição de p e o-), (26-12, 26-10)
em que E é o módulo do campo elétrico aplicado. A unidade de resistividade
no SI é o ohm-metro (Q · m). A Eq. 26-10 corresponde
à equação vetorial
Ê = pl. (26-11 )
A resistência R de um fio condutor de comprimento L e seção
reta uniforme é dada por
o
D ensidade de Corrente
A corrente (uma grandeza escalar)
á relacionada à densidade de corrente J (uma grandeza vetorial)
21:ravés de equação
J - -
i = J · dA, (26-4)
~m que d é um vetor perpendicular a um elemento de superfície
de área dA e a integral é calculada ao longo de uma superfície que
- tercepta todo o condutor. J tem o mesmo sentido que a velocidaje
dos portadores de carga se estes são positivos e o sentido oposto
-~ ão negativos.
locidade de Deriva dos Portadores de Carga
Quando um
~ po elétrico Ê é estabelecido em um condutor, os portadores de
rarga ( considerados positivos) adquirem uma velocidade de deriva
na direção de Ê; a velocidade vd está relacionada à densidade de
:urrente J através da equação
1 = (ne) vr1, (26-7)
5Jl que ne é a densidade de carga dos portadores.
istência de um Condutor A resistência R de um condutor
~ defi nida através da equação
V
R=­ i
( definição de R), (26-8)
~ que V é a diferença de potencial entre as extremidades do con­
• or e i é a corrente. A unidade de resistência no SI é o ohm (Q):
Q = 1 V/A. Equações semelhantes definem a resistividade p e a
ndutividade u de um material:
em que A é a área da seção reta.
(26-16)
Variação de p com a Temperatura A resistividade p da maioria
dos materiais varia com a temperatura. Em muitos mate1iais, incluindo
os metais, a relação entre p e a temperatura T é dada aproximadamente
pela equação
P - Po = Poa(T - To), (26-17)
em que T 0
é uma temperatura de referência, p 0 é a resistividade na
temperatura T 0
e a é o coeficiente de temperatura da resistividade
do material.
Lei de Ohm Dizemos que um dispositivo (condutor, resistor ou
qualquer outro dispositivo elétrico) obedece à lei de Ohm se a resistência
R do dispositivo, definida pela Eq. 26-8 como Vii, é independente
da diferença de potencial aplicada V. Um material obedece à
lei de Ohm se a resistividade p, definida pela Eq. 26-10, é independente
do módulo e da direção do campo aplicado Ê.
Resistividade de um Metal Supondo que os elétrons de condução
de um metal estejam livres para se mover como as moléculas
de um gás, é possível escrever uma expressão para a resistividade
de um metal:
m
p=-­
e2nT'
(26-22)
em que n é o número de elétrons livres por unidade de volume e T
é o tempo médio entre colisões dos elétrons de condução com os
átomos do metal. Podemos entender por que os metais obedecem à