Resistência Elétrica, Semicondutores e Magnetismo: Fundamentos Essenciais

Em função da temperatura, a resistência: somente para metais.

A resistência é diretamente proporcional à resistividade e inversamente proporcional à temperatura.

O modelo de Drude fornece a resistividade.

* Neste modelo, o comportamento dos elétrons é semelhante ao de um gás de partículas. O movimento dos elétrons produz um efeito de aquecimento por atrito resultante das colisões com a estrutura atômica.

Condutores possuem elétrons livres e não possuem isolantes.

Semicondutores intrínsecos são elementos com 4 elétrons de valência.

Materiais extrínsecos são semicondutores com impurezas.

Dopagem (adição de impurezas)

• Tipo N: uso de elementos com 5 elétrons na valência; o quinto elétron fica desassociado.
• Tipo P: semicondutores intrínsecos dopados com átomos trivalentes.

Supercondutores (propriedades):

• Resistividade nula.
• Portadores de carga são pares de elétrons (BCS).
• Campo magnético nulo no interior do material.
• 100% refletivos para comprimentos de onda grandes.

Baterias: armazenam energia de forma química e produzem um potencial constante.

Resistores: dissipam energia sob a forma de luz e calor, e sua função é limitar a corrente.

Resistividade (ρ, em Ω.m): propriedade de todos os materiais.

Condutividade: é o inverso da resistividade.

Resistores em série: a corrente é a mesma em todos.

Resistores em paralelo: a tensão é a mesma e a corrente se soma.

Campo magnético: as linhas do campo magnético são fechadas e sempre formam anéis, saindo do polo norte em direção ao polo sul; as linhas nunca se cruzam. O polo magnético norte está localizado próximo ao polo geográfico sul.

Se não existe força, não existe movimento. A força magnética é sempre perpendicular à velocidade e, portanto, não realiza trabalho. Como a força é sempre perpendicular ao campo magnético e à direção do movimento, a partícula se move em trajetória circular.

Efeito Hall: ocorre quando uma corrente percorre um condutor ou semicondutor submetido a um campo magnético externo.

Paramagnetismo: materiais que possuem momento magnético atômico permanente.

Diamagnetismo: materiais que não possuem momento magnético atômico.

Ferromagnetismo: materiais com fortes momentos atômicos ordenados.

Confinamento magnético: a garrafa magnética é a configuração de confinamento mais eficaz. Ela é obtida pela utilização de duas bobinas com correntes paralelas, e o campo é mais intenso no gargalo.

Solenoide: é um eletroímã muito comum. As linhas do campo no interior do solenoide são praticamente paralelas.

Toroide: é um eletroímã em forma de rosquinha. As linhas do campo são circulares e simétricas, seguindo o formato das espiras.

Força entre correntes paralelas: dois condutores paralelos percorridos por correntes se atraem ou se repelem, dependendo do sentido das correntes. As forças são sempre opostas. Quando as correntes têm o mesmo sentido, os condutores se atraem.

Força entre condutores: condutores percorridos por correntes na mesma direção se atraem, e quando as correntes são opostas, tendem a se afastar.

Lei de Gauss para o magnetismo: devido à inexistência de monopolos magnéticos equivalentes, o fluxo do campo magnético através de uma superfície fechada é sempre nulo: ; a conclusão desta lei é que as linhas do campo magnético são sempre fechadas em si mesmas, formando um laço completo.