Fisica Artigo

CENTRO UNIVERSITÁRIO ESTADUAL DA ZONA OESTE

-UEZO-

Trabalho de Física II

Materiais e conduções elétricas

Alunas:

Gysele Martins de Oliveira

Tailand Oliveira de Amorim

INTRODUÇÃO

Neste trabalho falaremos dos materiais quanto sua condução elétrica. Das diversas formas que conhecemos em nosso dia-a-dia a respeito de condução de eletricidade, talvez não saibamos nada diante da abrangência deste tema, ou não da forma como será aqui apresentado.

Do ponto de vista da condutividade elétrica, os materiais podem ser divididos em quatro tipos básicos: condutores, dielétricos, semicondutores e supercondutores. Desses, os mais conhecidos são os dois primeiros. Cada material possui suas características próprias, com isso passaremos a entender melhor todo o processo de eletrização entre substâncias portadoras essencialmente de carga elétrica, os elétrons e os prótons. Esta abordagem pode ser simplificada desprezando-se a atração gravitacional frente à interação eletromagnética. Podemos fazer outra simplificação, considerando apenas as cargas estacionárias. Eletrostática é a área do eletromagnetismo que aborda interações entre cargas estacionárias ou quase estacionárias.

Os materiais comuns são constituídos por átomos, os quais são constituídos de núcleo e eletrosfera. No núcleo encontram-se os prótons e os nêutrons, enquanto que na eletrosfera encontram-se os elétrons, distribuídos em diversas camadas ou níveis. O número de elétrons varia de material para material. Com isto existe uma variação no número de elétrons da última camada (camada de valência). Para que um átomo esteja estável é necessário que a primeira camada possua dois elétrons e a última oito, para este ficar em condição estável, como um gás nobre. Isto se consegue na natureza, muitas vezes através de doação e recepção de elétrons, ou através do compartilhamento de elétrons entre dois átomos de dois materiais, covalência.

DEFINIÇÃO DE CADA MATERIAL

1.1 Condutores

Um condutor é qualquer meio em que se propaga a corrente elétrica. A explicação pra essa propagação de corrente é devida a perda de elétron com grande facilidade na última órbita eletrônica, em razão da grande distância entre essa última camada e o núcleo, os elétrons ficam fracamente ligados com o núcleo, podendo, dessa forma, abandonar o átomo em virtude das forças que ocorrem no interior dos átomos. Esses elétrons recebem o nome de “elétrons livres”, e são encontrados em alguns tipos de átomos, especialmente os que compõem os metais (ferro, ouro, platina, cobre, prata e outros).

No interior dos metais os elétrons livres vagueiam por entre os átomos, em todos os sentidos. Mas os átomos que perdem elétrons também os readquirem com facilidade dos átomos vizinhos, para voltar a perdê-los momentos depois. Devido à facilidade de fornecer elétrons livres, os metais são usados para fabricar os fios de cabos e aparelhos elétricos, pois são bons condutores do fluxo de elétrons livres.

Materiais condutores

A circulação de uma corrente elétrica é notada em materiais sólidos e nos líquidos, e, sob condições favoráveis, também nos gasosos. Sob o ponto de vista prático, a maior parte dos materiais condutores são sólidos, e dentro desse grupo, com destaque especial, os metálicos. No grupo dos líquidos, vale mencionar os metais em estados de fusão, eletrólitos e o caso particular do mercúrio, único metal que, à temperatura ambiente, se encontra no estado líquido. O mercúrio solidifica-se apenas a – 39 ºC. Quanto aos gasosos, estes adquirem características condutoras sob a ação de campos muito intensos, quando então se podem ionizar. É o caso das descargas através de meios gasosos, como na abertura arco com a formação de um meio condutor conhecido por plasma, e tanto, normalmente, os gases, mesmo os de origem metálica, não podem ser utilizados nem considerados como condutores.

1.2 Dielétricos

Embora os materiais condutores não possam armazenar energia em seu interior, os materiais dielétricos, podem. Isso é possível porque ao se aplicar um campo elétrico externo em um dielétrico não ocorre a movimentação de cargas livres, mas um deslocamento nas posições relativas das cargas negativas (elétrons) e positivas (prótons), dando origem às cargas polarizadas. Esse armazenamento de energia potencial ocorre contra as forças moleculares e atômicas normais do átomo.

O mecanismo real de deslocamento varia conforme o tipo de dielétrico. Alguns tipos de dielétricos são constituídos por moléculas ditas polarizadas (por exemplo, a água), que possuem um deslocamento permanente entre os centros geométricos das cargas positiva e negativa. Cada par de cargas age como um dipolo; um conjunto formado por uma carga positiva e uma carga negativa, separadas por uma distância d. Normalmente esses dipolos estão orientados e dispostos aleatoriamente no interior do material. Quando um campo elétrico externo é aplicado, eles se alinham em sua direção.

Matériais Dielétricos

São materiais ou substâncias que possuem alta resistência ao fluxo da corrente elétrica.Nas substâncias dielétricas (isolantes) os elétrons estão fortemente ligados ao núcleode seus átomos. Mas, o que acontece quando umdielétrico é colocado num campo elétrico?

Nesta circunstância aparece sobre os elétrons do isolante uma força tal que poderá ou não arrancá-los de seus átomos. Se o valor do campo for pouco elevado, os elétrons não serão arrancados de seus átomos e a substância permanece dielétrica. Aumentando a intensidade do campo, os elétrons do isolante se transformam em elétrons livres, pois são arrancados de seus átomos; ai a substância passa a ser condutora de eletricidade. O maior valor do campo que um dielétrico suporta sem torna-se condutor é chamado rigidez dielétrica. A rigidez dielétrica varia de material para material. A do ar em condições normais, por exemplo, é de aproximadamente 3. 106 N/C, situação em que ele se comporta como isolante. Acima desse valor, o ar passa a conduzir eletricidade.

Este, para desempenhar corretamente a sua