Materiais Elétricos

A Resistividade Elétrica dos Materiais

1. A eletricidade flui através de algumas substâncias mais facilmente que em outras.

Temos utilizado dois termos fundamentalmente relacionados: resistência e resistividade. As duas são medidas de quanto o fluxo de eletricidade é obstruído ao passar através de uma substância. A diferença é que a resistividade é uma propriedade de um tipo de material, e a resistência é medida em relação a um determinado objeto

Mais formalmente, a resistividade é definida como a resistência de um percurso de um metro cúbico em uma substância.

A água salgada tem uma resistividade menor que a da água fresca. Na verdade, a água pura tem uma resistividade muito alta. Mas a água quase nunca é encontrada em sua forma pura, particularmente no subterrâneo, onde os minerais estão dissolvidos nela.

RESISTÊNCIA ELÉTRICA

Enquanto nos condutores de alta condutividade evitamos a dissipação de energia elétrica em forma de calor ou luz, nos condutores de baixa resistividade (resistores) procuramos manipular essa transferência de energia.

Para isso, não só as características do resistor são importantes, mas também as propriedades físicas do circuito elétrico. Essas propriedades são a corrente elétrica que atravessa o resistor e a diferença de potencial estabelecida nas extremidades do resistor.

Ao ser atravessado pela corrente elétrica ( nos sólidos é o movimento ordenado dos elétrons livres) os átomos do resistor sofrem colisões com os portadores de cargas elétricas da corrente elétrica ( os elétrons livres).

O resultado dessa colisão é a dissipação da energia elétrica dos portadores de carga em forma de luz e calor.

Exemplos de resistividades

O melhor condutor elétrico conhecido (a temperatura ambiente) é a prata. Este metal, no entanto, é excessivamente caro para o uso em larga escala. O cobre vem em segundo lugar na lista dos melhores condutores, sendo amplamente usado na confeção de fios e cabos condutores. Logo após o cobre, encontramos o ouro que, embora não seja tão bom condutor como os anteriores, devido à sua alta estabilidade química (metal nobre) praticamente não oxida e resiste a ataques de diversos agentes químicos, sendo assim empregado para banhar contatos elétricos. O alumínio, em quarto lugar, é três vezes mais leve que o cobre, característica vantajosa para a instalação de cabos em linhas de longa distância. Abaixo apresentam-se alguns materiais e respectivas resistividades em Ωm :

Material Resistividade (Ω-m) a 20 °C Coeficiente* Fonte

Prata

1.59×10−8 .0038 2 3

Cobre

1.72×10−8 .0039 3

Ouro

2.44×10−8 .0034 2

Alumínio

2.82×10−8 .0039 2

Tungstênio

5.60×10−8 .0045 2

Niquel

6.99×10−8 ?

Latão

0.8×10−7 .0015

Ferro

1.0×10−7 .005 2

Estanho

1.09×10−7 .0045

Platina

1.1×10−7 .00392 2

Chumbo

2.2×10−7 .0039 2

Manganin

4.82×10−7 .000002 4

Constantan

4.9×10−7 0.00001 4

Mercúrio

9.8×10−7 .0009 4

Nicromo5

1.10×10−6 .0004 2

Carbono6

3.5×10−5 -.0005 2

Germânio6

4.6×10−1 -.048 2 3

Silício6

6.40×102 -.075 2

Vidro

1010 a 1014 ? 2 3

Ebonite

approx. 1013 ? 2

Enxofre

1015 ? 2

Parafina

1017 ?

Quartzo (fundido) 7.5×1017 ? 2

PET

1010 3

Teflon

1022 a 1024 ?

Condutividade Elétrica

Na natureza, as cargas elétricas estão presentes em todos os materiais. Basicamente, todos os materiais são compostos de moléculas constituídas de átomos. Estes são compostos por partículas menores, os prótons, os elétrons e os nêutrons. Os nêutrons não possuem carga elétrica. Já os prótons possuem carga elétrica positiva e os elétrons possuem carga elétrica negativa.

Mas se atuassem somente as forças de atração, os elétrons colapsariam e ocupariam o núcleo atômico. Segundo o Modelo Atômico de Bohr, isto não acontece porque os elétrons executam movimentos circulares em torno do núcleo atômico. Em razão disto, surgem as forças de repulsão.

Especialmente os elétrons da camada mais externa podem até serem extraídos do átomo. Neste caso, eles podem ocupar um átomo vizinho. Sendo assim, ocorreu uma mudança na carga elétrica dos átomos envolvidos na troca. Se o átomo que cedeu o elétron inicialmente estava neutro, depois do processo adquire carga elétrica positiva. Já o átomo que adquiriu o elétron