Análogo mecânico para condutividade elétrica dos metais
Por: Tsubouchi • 22/5/2015 • Resenha • 804 Palavras (4 Páginas) • 443 Visualizações
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FACULDADE DE TECNOLOGIA ENSITEC
TECNOLOGIA EM MECATRÔNICA INDUSTRIAL
METODOLOGIA CIENTÍFICA
Christian Hoffmann Feld
Kelvin Lopes Czostka
Nicolas Tsubouchi
Wagner Da Vinha Junior
RESUMO DO ARTIGO:
“ANÁLOGO MECÂNICO PARA CONDUTIVIDADE ELÉTRICA DOS METAIS: EFEITO DA TEMPERATURA”
CURITIBA
2014
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FACULDADE DE TECNOLOGIA ENSITEC
TECNOLOGIA EM MECATRÔNICA INDUSTRIAL
METODOLOGIA CIENTÍFICA
Christian Hoffmann Feld
Kelvin Lopes Czostka
Nicolas Tsubouchi
Wagner Da Vinha Junior
RESUMO DO ARTIGO:
“ANÁLOGO MECÂNICO PARA CONDUTIVIDADE ELÉTRICA DOS METAIS: EFEITO DA TEMPERATURA”
Trabalho para avaliação da 2ª parcial do curso de graduação da Faculdade de Tecnologia ENSITEC, Curso de Metodologia Científica
Orientador: Prof. Ruy Gomes
CURITIBA
2014
RESUMO
Análogo mecânico para condutividade elétrica dos metais: Efeito da temperatura
A condutividade dos materiais se dá pela condução de uma corrente elétrica em um determinado material condutor que passa por reações de nível atômico, ou seja, elétrons que caminham pelo material passando por diversos obstáculos onde o seu movimento é dificultado. Esta reação é considerada uma grandeza macroscópica, denominada resistência elétrica.
Uma das principais características dos metais é a condutividade elétrica. Quanto melhor os elétrons fluírem submetidos a um campo elétrico, maior será sua condutividade. Para representar a condução nos metais é utilizada a Lei de Ohm.
Quando os elétrons são forçados a movimentarem-se pela ação de um campo elétrico externo, eles se chocam com os átomos do material, transformando energia elétrica em energia térmica, gerando um aquecimento do material. Esse fenômeno é chamado de Efeito Joule (J = σE).
Para calcular o σ de forma matemática, é utilizado o modelo mecânico Drude. Com ele, um gás de elétrons livres sofre a ação dos átomos do metal, que colidem em média, a cada intervalo indeterminado de tempo, transferindo toda energia adquirida da colisão para os obstáculos.
Afim de criar um procedimento experimental, foi utilizado uma tábua com inúmeros pregos aleatoriamente distribuídos. Os pregos representam os obstáculos (átomos do metal) e o campo elétrico foi substituído pelo campo gravitacional. Com a tábua inclinada é jogado uma bolinha de massa m que rola plano abaixo, acelerada pelo plano gravitacional e sofrendo colisões pelos pregos. O resultado é um modelo mecânico macroscópico semelhante, isto é, um análogo bem parecido com o modelo Drude para a condução elétrica. Neste caso, a altura H é o equivalente ao campo elétrico. Considerando o fluxo de carga elétrica como sendo a densidade da corrente , o equivalente mecânico da lei de Ohm é:
1/tm = σmH.
Esta expressão fornece uma reta, cuja inclinação é a condutividade mecânica do sistema (σm), e é equivalente à condutividade elétrica, estando sujeita às mesmas variações. Este experimento ainda constitui de um motor colocado na parte inferior que gera oscilações conforme a rotação do mesmo, simulando o efeito da temperatura nos sólidos reais, e é sustentado por quatro hastes que permitem a tábua vibrar paralela ao seu plano. Como as vibrações representam a temperatura, quanto maior a frequência, maior será a temperatura, e quando a mesma for nula, significará a menor temperatura possível imposta ao sistema.
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