CONDUTORES ELÉTRICOS: TIPOS E CARACTERÍSTICAS PRINCIPAIS - FISICA

Os condutores elétricos ou materiais condutores são aqueles que apresentam pouca resistência ao fluxo de corrente elétrica, dadas suas propriedades específicas. A estrutura atômica dos condutores elétricos facilita o movimento dos elétrons através deles, com o que esse tipo de elemento favorece a transmissão da eletricidade.

Os condutores podem ser apresentados em várias formas, uma delas é o material em condições físicas específicas, como barras de metal (hastes) que não foram feitas para fazer parte de circuitos elétricos. Apesar de não fazerem parte de uma montagem elétrica, esses materiais sempre mantêm suas propriedades condutoras.

Existem também condutores elétricos unipolares ou multipolares, que são formalmente usados como elementos de conexão de circuitos elétricos em ambientes residenciais e industriais. Este tipo de condutor pode ser formado internamente por fios de cobre ou outro tipo de material metálico, recobertos por uma superfície isolante.

Além disso, dependendo da configuração do circuito, podem ser diferenciados condutores para aplicações residenciais (finos) ou cabos para torneiras subterrâneas em sistemas de distribuição elétrica (grossos).

Para os fins deste artigo, vamos nos concentrar nas características dos materiais condutores em seu estado puro; Além disso, saberemos quais são os materiais condutores mais usados hoje e por quê.

Caracteristicas

Os condutores elétricos caracterizam-se por não oferecerem muita resistência à passagem da corrente elétrica por eles, o que só é possível graças às suas propriedades elétricas e físicas, que garantem que a circulação da eletricidade pelo condutor não induza deformação ou destruição. do material em questão.

Características elétricas

As principais características elétricas dos condutores elétricos são as seguintes:

Boa condutividade

Os condutores elétricos devem ter boa condutividade elétrica para cumprir sua função de transporte de energia elétrica.

A Comissão Eletrotécnica Internacional determinou em meados de 1913 que a condutividade elétrica do cobre em seu estado puro poderia servir como referência para medir e comparar a condutividade de outros materiais condutores.

Assim, o International Annealed Copper Standard (IACS por sua sigla em inglês) foi estabelecido.

A referência adotada foi a condutividade de um fio de cobre recozido de um metro de comprimento e um grama de massa a 20 ° C, cujo valor é igual a 5,80 x 10 ⁷ Sm ^-1. Este valor é conhecido como 100% de condutividade elétrica IACS e é a referência para medir a condutividade de materiais condutores.

Um material condutor é considerado como tal se tiver mais de 40% de IACS. Os materiais que possuem uma condutividade superior a 100% IACS são considerados materiais de alta condutividade.

Estrutura atômica permite a passagem de corrente

A estrutura atômica permite a passagem da corrente elétrica, uma vez que os átomos possuem poucos elétrons em sua camada de valência e, por sua vez, esses elétrons são destacados do núcleo do átomo.

A configuração descrita implica que uma grande quantidade de energia não é necessária para que os elétrons se movam de um átomo para outro, facilitando o movimento dos elétrons através do condutor.

Esses tipos de elétrons são chamados de elétrons livres. Sua disposição e liberdade de movimento por toda a estrutura atômica é o que torna a circulação da eletricidade através do condutor propícia.

Núcleos unidos

A estrutura molecular dos condutores é formada por uma rede de núcleos fortemente entrelaçada, que permanece praticamente imóvel devido à sua coesão.

Isso torna o movimento dos elétrons que estão distantes dentro da molécula propício, já que eles se movem livremente e reagem à proximidade de um campo elétrico.

Essa reação induz o movimento dos elétrons em uma direção específica, permitindo assim a circulação da corrente elétrica pelo material condutor.

Balança eletrostática

Ao serem submetidos a uma carga específica, os materiais condutores eventualmente alcançam um estado de equilíbrio eletrostático no qual o movimento das cargas dentro do material não ocorre.

Cargas positivas se aglomeram em uma extremidade do material e cargas negativas se acumulam na extremidade oposta. O deslocamento de cargas em direção à superfície do condutor gera a presença de campos elétricos iguais e opostos dentro do condutor. Assim, o campo elétrico interno total dentro do material é zero.

Características físicas

Maleável

Os condutores elétricos devem ser maleáveis; isto é, eles devem ser capazes de se deformar sem quebrar.

Os materiais condutores são frequentemente usados em aplicações domésticas ou industriais, nas quais devem ser submetidos a flexão e flexão; portanto, a maleabilidade é uma característica extremamente importante.

Resistente

Esses materiais devem ser resistentes ao desgaste, para suportar as condições de esforços mecânicos a que normalmente são submetidos, aliados às altas temperaturas devido à circulação da corrente.

Camada isolante

Quando usados em uma aplicação residencial ou industrial ou como parte do sistema de alimentação elétrica interconectada, os condutores devem sempre ser cobertos por uma camada isolante adequada.

Essa camada externa, também conhecida como capa isolante, é necessária para evitar que a corrente elétrica que flui através do condutor entre em contato com pessoas ou objetos ao seu redor.

Tipos de condutores elétricos

Existem diferentes categorias de condutores elétricos e, por sua vez, em cada categoria estão os materiais ou meios com a maior condutividade elétrica.

Por excelência, os melhores condutores elétricos são os metais sólidos, entre os quais se destacam cobre, ouro, prata, alumínio, ferro e algumas ligas.

Porém, existem outros tipos de materiais ou soluções que apresentam boas propriedades de condução elétrica, como grafite ou soluções salinas.

Dependendo da forma como a condução elétrica é realizada, é possível diferenciar três tipos de materiais ou meios condutores, que são detalhados a seguir:

Condutores metálicos

Este grupo é formado por metais sólidos e suas respectivas ligas.

Os condutores metálicos devem sua alta condutividade às nuvens de elétrons livres que favorecem a circulação da corrente elétrica através deles. Os metais abrem mão dos elétrons localizados na última órbita de seus átomos sem investir maiores quantidades de energia, o que torna propício o salto de elétrons de um átomo para outro.

Por outro lado, as ligas são caracterizadas por possuírem alta resistividade; ou seja, apresentam uma resistência proporcional ao comprimento e diâmetro do condutor.

As ligas mais comumente usadas em instalações elétricas são latão, uma liga de cobre-zinco; folha de flandres, uma liga de ferro e estanho; ligas de cobre e níquel; e ligas de níquel e cromo.

Condutores eletrolíticos

São soluções compostas por íons livres, que auxiliam na condução elétrica da classe iônica.

A maioria desses tipos de condutores está presente em soluções iônicas, uma vez que as substâncias eletrolíticas devem sofrer dissociação parcial (ou total) para formar os íons que irão carregar a carga.

Os condutores eletrolíticos baseiam seu funcionamento em reações químicas e no deslocamento da matéria, o que facilita o movimento dos elétrons pelo caminho de circulação possibilitado pelos íons livres.

Condutores gasosos

Nessa categoria estão os gases que foram previamente submetidos a um processo de ionização, que permite a condução de eletricidade por eles.

O próprio ar atua como condutor de eletricidade quando, após a quebra do dielétrico, atua como meio condutor para a formação de raios e descargas elétricas.

Exemplos de condutores

Alumínio

É muito utilizado em sistemas de transmissão elétrica aérea, pois, apesar de ter uma condutividade 35% menor quando comparado ao cobre recozido, seu peso é três vezes mais leve que este.

As tomadas de alta tensão geralmente são cobertas por uma superfície externa de cloreto de polivinila (PVC), que evita o superaquecimento do condutor e isola a passagem de corrente elétrica de fora.

Cobre

É o metal mais utilizado como condutor elétrico em aplicações industriais e residenciais, dado o equilíbrio que apresenta entre sua condutividade e seu preço.

O cobre pode ser utilizado em condutores de calibre baixo e médio, com um ou vários fios, dependendo da capacidade amperométrica do condutor.

Ouro

É um material utilizado em montagens eletrônicas de microprocessadores e circuitos integrados. Também é utilizado na fabricação de terminais de baterias para veículos, entre outras aplicações.

A condutividade do ouro é aproximadamente 20% menor que a condutividade do ouro recozido. No entanto, é um material muito durável e resistente à corrosão.

Prata

Com uma condutividade de 6,30 x 10 ⁷ Sm ^-1 (9-10% superior à condutividade do cobre recozido), é o metal com a maior condutividade elétrica conhecida até hoje.

É um material muito maleável e dúctil, com uma dureza comparável à do ouro ou do cobre. Porém, seu custo é extremamente alto, por isso seu uso não é tão comum na indústria.

Referências

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