Resistividade Elétrica: Definição, Fórmula e Unidades
A resistividade elétrica é um parâmetro fundamental para qualquer material usado em circuitos elétricos, componentes eletrônicos e muitos outros itens.
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Nosso tutorial sobre Resistência Inclui:
O que é resistência | Lei de Ohms | Condutores ôhmicos e não ôhmicos | Resistência da lâmpada de incandescência | Resistividade | Tabela de resistividade para materiais comuns | Coeficiente de temperatura de resistência | Coeficiente de tensão de resistência, VCR | Condutividade elétrica | Resistores em série e em paralelo | Tabela de resistores paralelos
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resistividade é uma medida da resistência de um determinado tamanho de um material específico à condução elétrica e é um parâmetro importante para todas as substâncias associadas ao uso elétrico, design de circuitos eletrônicos, etc.
A resistividade também pode ser chamada de resistência elétrica específica ou resistividade de volume, embora esses termos sejam menos usados.
Embora os materiais resistam ao fluxo de corrente elétrica, alguns são melhores em conduzi-la do que outros. A resistividade é uma figura que permite comparações de como diferentes materiais permitem ou resistem ao fluxo de corrente.
Para permitir que os valores de resistividade sejam significativos, unidades específicas são usadas para resistividade e existem fórmulas para calculá-la e relacioná-la à resistência em Ohms para um determinado tamanho de material.
Materiais que conduzem corrente elétrica com facilidade são chamados de condutores e possuem baixa resistividade. Aqueles que não conduzem eletricidade com facilidade são chamados de isolantes e esses materiais possuem uma alta resistividade.
A resistividade de diferentes materiais desempenha um papel importante na seleção dos materiais usados para fios elétricos, dentro de muitos componentes eletrônicos, incluindo resistores, circuitos integrados e muitos mais.
A resistividade de um material também ajudará a categorizar se um material é um condutor, isolante ou semicondutor e, como resultado, isso ajuda a entender os melhores usos ou aplicações para eles.
Definição e unidades de resistividade
A resistividade elétrica de uma amostra de um material também pode ser conhecida como sua resistência elétrica específica. É uma medida de quão fortemente um material se opõe ao fluxo de corrente elétrica.
Para entender o que é resistividade com um pouco mais de precisão, muitas vezes ajuda ter uma definição do que é. Embora isso possa ser um pouco formal em alguns aspectos, uma definição concisa geralmente pode ajudar a fornecer uma compreensão mais exata do que é.
Definição de resistividade:
A resistividade de uma substância é a resistência de um cubo dessa substância com arestas de comprimento unitário, entendendo-se que a corrente flui normal às faces opostas e é distribuída uniformemente sobre elas.
A resistividade elétrica é a resistência elétrica por unidade de comprimento e por unidade de área de seção transversal a uma temperatura especificada.
A unidade SI de resistividade elétrica é o ohm⋅metro (Ω⋅m). É comumente representado pela letra grega ρ, rho.
Embora a unidade de resistividade SI, o medidor de ohms seja geralmente usado, às vezes os números serão descritos em termos de centímetros ohms, Ω⋅cm.
Por exemplo, se um cubo sólido de material com dimensões de 1 M 3 tem contatos de folha em duas faces opostas que não introduzem nenhuma resistência, e a resistência entre os contatos é de 1 Ω, então a resistividade do material é dita como be 1 &Omega: ˙⋅m.
Fórmula/equação de resistividade
A resistividade de um material é definida em termos da magnitude do campo elétrico através dele que dá uma certa densidade de corrente. É possível conceber uma fórmula de resistividade elétrica.
Onde:
ρ é a resistividade do material em ohm metros, Ω⋅m
E é a magnitude do campo elétrico em volts por metro, V⋅m^-1
J é a magnitude da densidade de corrente em amperes por metro quadrado, A ⋅m^-2
Muitos resistores e condutores têm uma seção transversal uniforme com um fluxo uniforme de corrente elétrica. Portanto, é possível criar a fórmula ou equação de resistividade elétrica mais específica, mas mais amplamente usada:
Onde:
R é a resistência elétrica de uma amostra uniforme do material medida em ohms
l é o comprimento da peça de material medida em metros, m
A é a área da seção transversal da amostra medida em metros quadrados, m^2
Pode ser visto nas equações que a resistência pode ser variada alterando uma variedade de parâmetros diferentes.
Por exemplo, mantendo constante a resistividade do material, a resistência da amostra pode ser aumentada aumentando o comprimento ou diminuindo a área da seção transversal. Também pode ser visto pelas equações de resistividade que aumentando a resistividade do material aumentará a resistência assumindo as mesmas dimensões. Da mesma forma, diminuir a resistividade diminuirá a resistência.
Níveis de resistividade do material
Os materiais são colocados em diferentes categorias de acordo com seu nível ou resistividade. Um resumo é dado na tabela abaixo.
| REGIÕES DE RESISTIVIDADE PARA DIFERENTES CATEGORIAS DE MATERIAIS | |
|---|---|
| TIPO DE MATERIAL | REGIÃO DE RESISTIVIDADE |
| Eletrólitos | Variável * |
| Isoladores | ~10^16 |
| Metais | ~10^-8 |
| Semicondutores | Variável * |
| Supercondutores | 0 |
* O nível de condutividade dos semicondutores depende do nível de dopagem. Sem dopagem, eles aparecem quase como um isolante, mas com dopagem, os portadores de carga estão disponíveis e a resistividade cai drasticamente. Da mesma forma para eletrólitos, o nível de resistividade varia amplamente.
A definição de resistividade afirma que a resistividade de uma substância é a resistência de um cubo dessa substância com arestas de comprimento unitário, com o entendimento de que a corrente flui normal às faces opostas e é distribuída uniformemente sobre elas.
A resistividade é normalmente medida em Ohm metros. Isso significa que a resistividade é medida por cubo do material medindo um metro em cada direção.
Confira mais detalhes em nosso . . . . tabela de resistividade de diferentes materiais.
Implicações práticas da resistividade
A resistividade dos materiais é importante, pois permite que os materiais certos sejam usados nos lugares certos em componentes elétricos e eletrônicos.
Os materiais usados como condutores, por exemplo, em fios elétricos e de conexão em geral, precisam ter um baixo nível de resistividade. Isso significa que, para uma determinada área da seção transversal, a resistência do fio será baixa. A seleção do material certo depende do conhecimento de suas propriedades, uma das quais é sua resistividade.
Por exemplo, o cobre é um bom condutor, pois fornece um baixo nível de resistividade, seu custo não é muito alto e também fornece outras características físicas que são úteis em muitas aplicações elétricas e eletrônicas. A resistividade do cobre é de cerca de 1,7 x 10 -8 ohm metro (ou 17, nΩm), embora os valores variem ligeiramente de acordo com o grau do cobre
Materiais como cobre e até alumínio fornecem baixos níveis de resistividade e isso os torna ideais para uso como fios e cabos elétricos – o cobre geralmente é o favorito. A prata e o ouro têm valores de resistividade muito baixos, mas como são consideravelmente mais caros, não são amplamente utilizados. No entanto, a prata às vezes é usada para revestir fios onde sua baixa resistividade é essencial, e o brilho de ouro é usado para as superfícies de acoplamento de muitos conectores eletrônicos para garantir os melhores contatos. O ouro também é bom para conectores elétricos, pois não mancha ou oxida como outros metais.
Outros materiais são necessários para atuar como isolantes, conduzindo a menor corrente possível. A resistividade de um isolador será muitas ordens de grandeza maior. Um exemplo é o ar e este tem um valor de resistividade muito superior a 1,5 x 10 14 , que pode ser visto como muito, muito maior do que a resistividade do cobre.
A resistividade elétrica é importante em muitos outros componentes eletrônicos. Em resistores, por exemplo, a resistividade de vários materiais é fundamental para fazer com que os resistores tenham a resistência correta.
A resistividade também é fundamental em outros componentes eletrônicos. Para circuitos integrados, a resistividade dos materiais no chip é muito importante. Algumas áreas precisam ter uma resistência muito baixa e poder conectar internamente diferentes áreas do CI, enquanto outros materiais precisam isolar áreas diferentes. Novamente, a resistividade é importante para que isso aconteça.
A resistividade é fundamental em muitas áreas de componentes eletrônicos, bem como em muitas peças elétricas.
A resistividade elétrica é um parâmetro chave para o material que será usado com sistemas elétricos e eletrônicos. Essas substâncias com alta resistividade elétrica são denominadas isolantes e podem ser usadas para esse fim. Estes com baixo nível de resistividade elétrica são bons condutores e podem ser usados em uma série de aplicações, desde fios até conexões elétricas e muito mais.
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