Eletromagnetismo I. Prof. Daniel Orquiza. Eletromagnetismo I. Prof. Daniel Orquiza de Carvalho

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Nathalie Brezinski Peralta
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2 - Eletrostática Condutividade Elétrica e Lei de Ohm na Forma Pontual (Capítulo 4 Páginas 114 a 118) Parâmetros Constitutivos Meios isotrópicos, homogêneos e lineares. Bandas de Energia. Condutividade de Condutores, Semicondutores e Isolantes. 2

3 - Eletrostática Meios Materiais Até agora falamos sobre campos eletrostáticos no espaço livre. A partir de agora passaremos a falar da interação de campos com meios condutores e dielétricos. As propriedades dos materiais, no eletromagnetismo, são levadas em conta através dos parâmetros constitutivos. Na eletrostática estes parâmetros são: A condutividade do material (σ), dada em Simens. A constante dielétrica do material (ε), dada em Farads por metro (F.m -1 ). Na magnetostática será introduzido um outro parâmetro constitutivo: a permeabilidade magnética (µ). 3

4 - Eletrostática Meios materiais Na maioria dos problemas, consideraremos que os materiais são isotrópicos, homogêneos e lineares. Meios isotrópicos são aqueles em que os parâmetros constitutivos dentro do material não dependem da direção espacial. Como seriam os parâmetros constitutivos (σ e ε) em um meio anisotrópico? Meios homogêneos são aqueles em que os parâmetros constitutivos possuem o mesmo valor em todos os pontos. Que tipo de campo escalar σ existe em um meio homogêneo? Meios lineares são meios onde a resposta do material não depende da intensidade do campo elétrico (ou magnético) aplicado. 4

5 - Eletrostática Meios materiais O conhecimento do comportamento dos campos eletrostáticos (e eletromagnéticos) em: 1 Materiais homogêneos, isotrópicos e lineares (condutores e dielétricos) e 2 Na interface entre meios diferentes (condutores e dielétricos), permite compreender o funcionamento e projetar grande parte dos dispositivos de Engenharia Elétrica e de Telecomunicações, como por exemplo: Guias de Onda Linhas de transmissão 5 Antenas Fibras Ópticas

6 - Eletrostática Teoria Microscópica da Condução O tipo de carga disponível para condução de corrente depende do tipo de material: condutores, semicondutores e isolantes. O comportamento elétrico depende da quantidade de cargas disponíveis para condução. Elétrons de valência estão presos nas ligações químicas. Elétrons de condução são livres para se mover ao longo do material 6 Elétrons na estrutura cristalina do silício

7 - Eletrostática Teoria Microscópica da Condução Os elétrons presentes nos materiais podem ter diferentes energias, dentro de certas faixas (bandas de energia). Elétrons de valência só têm valores de energia dentro da banda de valência e elétrons de condução só têm valores de energia dentro da banda de condução. 7

8 - Eletrostática Teoria Microscópica da Condução Em bons condutores a energia que os elétrons precisam adquirir para passar da banda de valência para a de condução é pequena. A energia térmica e a energia fornecida pelo Campo Elétrico são suficientes para que muitos elétrons passem para a banda de condução. Em materiais dielétricos, há uma banda de energias proibidas grande entre a banda de valência e a de condução. A banda de condução no geral é completamente vazia. Em materiais semicondutores, a banda de energias proibidas é menor do que a dos isolantes. A energia térmica é suficiente para que uma quantidade pequena de elétrons passe para a banda de condução. A dopagem destes materiais introduz elétrons na banda de condução e/ou lacunas na banda de valência. 8

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