QMAR – aulas práticas – 1º semestre 2007/2008
Características Eléctricas, Mecânicas, Físicas e Térmicas de Materiais Condutores
1. CARACTERÍSTICAS ELÉCTRICAS
2.a) Resistência eléctrica:
R = ρ ∗L/ S
[Ω]
Mede a dificuldade de passagem da corrente eléctrica através de um volume de
material com uma área de secção recta S e comprimento L.
2.b) Resistividade eléctrica:
ρ = R∗S / L
[Ω.mm2/m ou Ω.m]
Mede a dificuldade de passagem da corrente eléctrica através de um volume
unitário de material.
2.c) Condutividade eléctrica:
σ = 1/ ρ
[(Ω.mm2/m)-1 ou (Ω.m)-1]
Mede a facilidade de passagem da corrente eléctrica através de um volume
unitário de material.
2.d) Coeficiente de temperatura:
α
[(ºC)-1]
Descreve o aumento linear da resistividade de um determinado material
condutor com o aumento da temperatura θ, sendo modelizado pela seguinte
relação:
ρθ = ρθ + c ∗ (θ2 −θ1 ) = ρθ ∗ [1+ αθ ∗ (θ2 −θ1 )] , em que:
2
1
1
1
c – constante de temperatura
αθ1 = c/ρθ1 – coeficiente de temperatura, à temperatura de θ1 ºC.
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2. CARACTERÍSTICAS MECÂNICAS
2.a) Tensão de ruptura ou resistência à tracção: Tr
[Kg/mm2 ou Pa]
Mede a capacidade do material resistir à ruptura por tracção, obedecendo à
seguinte relação:
Tr = Fr / S , em que:
F – força de ruptura [Kg ou N]
S – área de secção inicial [mm2 ou m2]
2.b) Módulo de elasticidade ou módulo de Young: E
[Kg/mm2 ou Pa]
Corresponde à razão entre a tensão de tracção aplicada no material T e a
extensão percentual ε que esta provoca, quando a deformação provocada é
elástica (i.e., na zona elástica do gráfico tensão nominal – extensão nominal do
material, em que se a força for retirada, o material volta às dimensões iniciais).
Essa relação é a seguinte (lei de Hooke):
E = T / ε , em que:
T – tensão de tracção aplicada [Kg/mm2 ou Pa]
ε = (L – L0)/L0 – extensão percentual provocada no material, sendo L0 o
comprimento inicial e L o comprimento no instante em que está a ser aplicada a
força de tracção.
2.c) Alongamento percentual até à ruptura: [%]
Corresponde à extensão percentual com que o material fica após ter sido
atingido o ponto de ruptura.
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3. CARACTERÍSTICAS FÍSICAS E TÉRMICAS
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3.a) Massa específica: [g/cm
]
Corresponde à massa (m [g]) por unidade de volume (v [cm3]) do material.
3.b) Calor específico: c
[cal/g/ºC]
É a quantidade de energia calorífica necessária para aumentar, em 1ºC, a
temperatura de 1 grama de material, i.e:
c = Q /(m ∗ ∆θ ) , em que:
Q – energia calorífica [cal];
m – massa do material [g];
∆θ – aumento de temperatura do material [ºC].
3.c) Condutividade térmica: σθ
[W/cm/ºC]
Mede a facilidade de passagem de calor através de um volume unitário de
material. Corresponde à quantidade de energia calorífica que atravessa, durante
um segundo e na perpendicular, uma superfície do material com 1m2 de
superfície (S) e 1m de espessura (L), que provoca uma variação de temperatura
(∆θ) entre as duas superfícies de 1ºC. Matematicamente:
σθ = P ∗ L /(S ∗ ∆θ ) , em que:
P – potência calorífica que atravessa o material [W].
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Características Eléctricas, Mecânicas, Físicas e Térmicas de Materiais Condutores
3.d) Coeficiente de dilatação linear: β [(ºC)
-1
]
Descreve a dilatação linear que um determinado tipo de material sofre, em
superfície e espessura, devido ao aumento da temperatura θ, sendo modelizado
pela seguinte relação:
Lθ 2 = Lθ1 ∗ [1 + β ∗ (θ2 − θ1)], em que:
Lθi – comprimento, numa determinada direcção, do material à temperatura de θi ºC.
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