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........................................................................................................................... .... GESTÃO DA PRODUÇÃO INDUSTRIAL – MATERIAIS ELETRÔNICOS LUCIANE SEGAL FOLEGATTI - 209982021 PORTIFÓLIO MATERIAIS ELETRÔNICOS DESAFIO 1, 2 E 3. ........................................................................................................................... ............. Guarulhos 2021 LUCIANE SEGAL FOLEGATTI PORTIFÓLIO MATERIAIS ELETRÔNICOS DESAFIO 1, 2 E 3. Trabalho apresentado ao Curso Gestão da Produção Industrial do Centro Universitário ENIAC para a disciplina Materiais Eletrônicos. Prof. Maria Cristina Tagliari Diniz Guarulhos 2021 Desafio 1 Uma das propriedades mais importantes dos materiais condutores é a condutividade elétrica, a qual indica se o material pode ser um bom ou mau condutor de eletricidade, dependendo de seu valor. Imagine que você trabalha em um laboratório de materiais e recebeu três condutores de materiais não identificados. Então, foi decidido realizar um ensaio para determinar a resistência desses materiais. Os condutores são cilíndricos e possuem 50 cm de comprimento e 10 cm de diâmetro. O ensaio levantou às seguintes resistências para os materiais: Seu trabalho é calcular a condutividade elétrica desses três tipos de Seu trabalho é calcular a condutividade elétrica desses três tipos de material e identificá-los de acordo com a tabela em anexo. Resposta: Material I – Através dos cálculos apresentados a seguir, foi identificado que o material I é a Prata. Condutividade elétrica:? Resitividade elétrica:? A: 10cm de diâmetro Raio = diâmetro / 2 = 10 / 2 = 5 𝐴 = π𝑟2 A = 3,14. (5)² = 7,85m2 L = 50 cm de comprimento = 0,50m de comprimento Resistência conforme tabela: 9,36. 10-7 R = ρl / A 9,36.10-7 = ρ. 0,50 / 7,85 Ρ(resitividade) = 146,9. 10-7 σ = 1 / ρ σ = 1 / 146,9. 10-7 = 0,006807.107 = 6,8 . 107 σ(condutividade) = 6,8. 107 - Prata. Material II - Através dos cálculos apresentados a seguir, foi identificado que o material I é o Alumínio. Resistência Elétrica: 1,68. 10-6 A = 7,85 L = 0,50m R = ρl / A 1,68. 10-6 = = ρ. 0,50 / 7,85 Ρ(resitividade) = 26,37. 107 σ = 1 / ρ σ = 1 / 26,37. 107 = 0,0379 = 3,8. 107 σ(condutividade) = 3,8. 107 – Alumínio. Material III- Através dos cálculos apresentados a seguir, foi identificado que o material I é o Ferro. Resistência Elétrica: 6,37. 10-6 A = 7,85 L = 0,50m R = ρl / A 6,37. 10-6 = = ρ. 0,50 / 7,85 Ρ(resitividade) = 100,009. 10-6 σ = 1 / ρ σ = 1 / 100,009. 10-6 = 0,00999 . 107 = 1,00. 107 σ(condutividade) = 1,00. 107 – Ferro. Desafio 2 Uma das propriedades mais importantes dos materiais isolantes é a constante dielétrica, a qual indica se o material pode ser um bom isolante ou condutor de eletricidade, dependendo de seu valor. Imagine que você trabalha em um laboratório de materiais e participou de um ensaio para determinar a constante dielétrica de três tipos de materiais diferentes. O seu trabalho é calcular a constante dielétrica desses três tipos de materiais, fazendo uma análise comparativa dos seus valores. Resposta Capacitor tem capacitância de 0,2 pF Tensão 10 volts Q0: 1) 0,2 2) 0,333 3) 0,033 Constante dielétrica? Q = CV onde: Q — carga do capacitor [C]; C — Capacitância [F]; V — Tensão aplicada [V]. Q = 0,2 x 10 = 2,0 C 1) ε = Q /Q0 ε = 2,0 / 0,2 = 10 2) ε = Q /Q0 ε = 2,0 / 0,333 = 6,0 3) ε = Q /Q0 ε = 2,0 / 0,033 = 60,60 Quanto maior o valor da constante dielétrica, menos isolante será o material. Desafio 3 Uma das propriedades mais importantes dos materiais semicondutores é a concentração de portadores de carga, a qual indica a quantidade de elétrons e buracos por unidade de volume de determinado material. Imagine que você trabalha em um laboratório de materiais e recebeu três semicondutores intrínsecos de materiais não identificados. Logo, foi decidido realizar um ensaio para determinar a condutividade elétrica desses materiais. O ensaio levantou as seguintes condutividades para os materiais: Seu trabalho é identificar o tipo de material e calcular a concentração intrínseca desse. Respostas Material I - Através dos cálculos apresentados a seguir, foi identificado que o material I é o Ge σ = n|e|(μe + μb ). onde: σ — condutividade elétrica [1/Ω ∙ m]; n — número de elétrons livres por metro cúbico; |e| — magnitude absoluta da carga elétrica de um elétron (1,6 ∙ 10-19 C); µe — mobilidade eletrônica [m²/V ∙ s]; p — número de buracos por metro cúbico; µb — mobilidade dos buracos [m²/V ∙ s]. σ = n|e|(μe + μb ). 2,2 = n x 1,6. 10-19. (0,38 + 0,18) n = 2,2/ 0,896. 10-19 n = 2,45. 10-19 Material II - Através dos cálculos apresentados a seguir, foi identificado que o material I é o Si. σ = n|e|(μe + μb ). onde: σ — condutividade elétrica [1/Ω ∙ m]; n — número de elétrons livres por metro cúbico; |e| — magnitude absoluta da carga elétrica de um elétron (1,6 ∙ 10-19 C); µe — mobilidade eletrônica [m²/V ∙ s]; p — número de buracos por metro cúbico; µb — mobilidade dos buracos [m²/V ∙ s]. σ = n|e|(μe + μb ). 4. 10-4 = n x 1,6. 10-19 (0,14 + 0,05) 0,304. 10-19n = 4. 10-4 n = 4. 10-4 / 0,304. 10-19 n= 13,1578. 10-15 Material III - Através dos cálculos apresentados a seguir, foi identificado que o material I é o GaAS. σ = n|e|(μe + μb ). onde: σ — condutividade elétrica [1/Ω ∙ m]; n — número de elétrons livres por metro cúbico; |e| — magnitude absoluta da carga elétrica de um elétron (1,6 ∙ 10-19 C); µe — mobilidade eletrônica [m²/V ∙ s]; p — número de buracos por metro cúbico; µb — mobilidade dos buracos [m²/V ∙ s]. σ = n|e|(μe + μb ). 10-6 = n x 1,6. 10-19. (0,85+0,04) 10-6= 1,424.10-19n n= 10-6 / 1,424.10-19 n= 0,7022. 10-13 Conclusão Segundo Bernard (2020), os materiais dielétricos são muito importantes e utilizados por causa de suas propriedades de isolantes elétricos. As principais características desses materiais são a condutividade elétrica, que pode ser exemplificada através dos elétrons livres em um fio condutor, a permissividade elétrica, que é uma importante característica para a construção de capacitores, e a rigidez dielétrica, que é um fenômeno ligado ao campo elétrico aplicado em um dado material. Dependendo do valor de campo ao qual o material é exposto, ele pode deixar de ser isolante e passar a ser um condutor. Além de variar com a frequência do campo elétrico, a condutividade e a permissividade podem apresentar um comportamento não linear quando o campo elétrico aumenta de intensidade, o que implica em alterações na distribuição do campo. É de grande importância conhecer as principais características dos materiais condutores, desde a utilização para o transporte de energia elétrica das simples edificações até sistemas de transmissão. Referências Bibliográficas Oliveira, André Gil de; Bernard, Laurent Didier, Simulações com materiais isolantes de eletricidade,Florianópolis, SC,2020, https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/213881?show=full Pinto, Alfred Gimpel Moreira; Filho, Elmo Souza da Silveira; Matsubara, Lilian Padilha; Seixas, Jordana Leandro, Circuitos Elétricos, Porto Alegre, Sagah, 2018. Filho, Elmo Souza da Silveira; Junior, Marcos Antônio Abdalla; Rocha, Murilo Fraga da; Rodrigues, Rodrigo; Santos, Sidney Cerqueira Bispo dos; Materiais Elétricos, Porto Alegre-RS, Sagah, 2018. https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/213881?show=full
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