ENG02213 ENG02213-M -M ATE RI AI S EL ÉTRI COS E M AGNÉTI COS a
L I STA DE EX ERCÍCI OS DA 1 ÁREA 28
1) Um metal tem 3 x 10 elétrons livres por metro cúbico. Qual é a probabilidade de encontrar elétrons com energia de 3,6 eV a 300 K? 2) Sabendo que cada átomo de Al contribui com 3 elétrons livres para o sólido metálico, determine a velocidade média dos elétrons condutores em um fio desse material, com 1 mm 3 3 de diâmetro, pelo qual passam 10 A. (Dados: Al = 2,7 x 10 kg/m ; A Al = 27). 3) Um fio de 2 mm de diâmetro deve transportar uma corrente de 30 A, com uma dissipação máxima de 20 W/m, quando sua temperatura se eleva para 50°C. Determine qual o condutor adequado entre aqueles da tabela a seguir. Condutor A B C
-1
-1
0oC ( m ) 1,5x1 1,5x10 0 2,0 2,0x10 x10 2,5x 2,5x10 10
o
-1
0oC ( C ) 9x10 9x10 8x10 8x10 2x10 2x10
4) Pretende-se medir temperatura usando um NTC com =3500 K, alimentado por uma fonte de corrente de 10 mA. A resistência do termistor a 25°C é de 200 . Sabendo que a máxima potência, para que o Efeito Joule não interfira significativamente na medida, é de 0,1 W, determine a temperatura mínima que pode ser medida com esse termistor. o
-6
5) Um strain-gauge com FG=2 foi construído com um material que possui 0 C = 4 x 10 -1 °C . Se a 20°C sua resistência é de 120 , qual a deformação específica que sofre a 50°C? 6)Para o seguinte arranjo de medida de temperatura usando termopares: Cromel
Cobre
V
Tmed
Cobre Alumel
Tref =20°C =20°C
Tint=30°C
Considerando um poder termoelétrico constante para o termopar Cromel-Alumel de 40 V/°C, e sabendo que a leitura no voltímetro é de 21,9 mV, responda: a) qual a temperatura sendo medida? b) qual seria a leitura no voltímetro se fossem fossem usados fios de compensação? c) qual seria a leitura no voltímetro se os fios de compensação fossem invertidos?
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FÓRMULAS ---------
h 2 3n 2/ 3 E F . 8m
R
. /
P ( E )
CONSTANTES -34
h=6,625x10 J.s
J nev
A 1
1 exp{( E E F ) / kT }
ne
2
1 eV= 1,60x10
m
-19
J
e = 1,60x10
-19
m = 9,11x10
-31
k = 1,38x10
C kg
-23
J/K
1 mol = 6,022x10
E h. f
V R. I
J
23
-8
padrão = 1,724x10 m kT(Tamb) = 0,026 eV
R
1 1 R0 .exp T T 0
I a . d 3/ 2 I K .V
1
R R 0 (1 [ T T 0 ]) FG
R / R L / L
T(K) = T(°C) + 273
