E2 Corrente, Resistência e Lei de Ohm

Tópico

A corrente elétrica é o fluxo da mesma carga descrita no modelo anterior através de um condutor: a quantidade de carga que passa por uma seção transversal por segundo. A lei de Ohm afirma que, em muitos materiais, essa mesma diferença de potencial descrita no modelo anterior é diretamente proporcional à corrente que flui através dele, e essa proporcionalidade é a resistência elétrica do condutor.

Essa resistência não é uma propriedade arbitrária do condutor, mas depende de três fatores simultaneamente: o material de que é feito determina sua resistividade intrínseca, muito baixa no cobre e extremamente alta em um isolante; um comprimento maior aumenta a resistência porque a carga tem um caminho mais longo para percorrer; e uma área de seção transversal maior a reduz porque há mais caminhos paralelos disponíveis para essa mesma carga.

Quando a corrente flui através de um resistor, esse resistor dissipa energia na forma de calor — o efeito Joule — e essa energia dissipada aumenta muito mais rapidamente do que a própria corrente: um aumento moderado na corrente produz um aumento significativamente maior no calor gerado. Existe também uma versão local da lei de Ohm que relaciona, ponto a ponto dentro de um material, a densidade de corrente ao campo elétrico presente e à condutividade desse ponto. Essa versão local explica o comportamento interno dos dispositivos semicondutores modernos, onde os limites da densidade de corrente permitida — devido ao aquecimento e à própria degradação do material nessas densidades — são um dos fatores que limitam o quanto um transistor pode ser miniaturizado, um tópico revisitado em um modelo posterior deste catálogo.

Portanto, este módulo, que começa com uma carga fluindo através de um condutor, conclui mostrando que a lei de Ohm, que parece a mais simples em eletrônica, tem uma segunda função, em escala local dentro de um material, que hoje é uma das restrições físicas mais rigorosas no projeto de semicondutores.

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