ISOLANTES CONDUTORES, Resumos de Física

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TECNOLOGIA DOS

MATERIAIS

ISOLANTES, CONDUTORES, SEMICONDUTORES E

SUPERCONDUTORES

Prof. Gino

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ISOLANTES

Também chamados de dielétricos, são materiais que não

permitem a passagem de elétrons, ou seja, não permitem a

passagem de corrente elétrica.

Características:

Ø Pequena distância entre a camada de valência e o núcleo dos

átomos;

Ø Os elétrons estão fortemente ligados ao núcleo atômico;

Ø Não possuem elétrons livres, ou a quantidade é tão pequena que

pode ser desprezada;

Ex.: Madeira, Borracha, Cerâmica, Vidro, Plástico etc.

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Ametais

Veja suas principais características:

ü Eles têm a tendência de ganhar elétrons;

ü Não são bons condutores de calor: Eles são isolantes

térmicos;

ü Não são bons condutores de eletricidade: A única exceção é o

carbono, que, na forma de grafite, conduz bem a eletricidade;

ü Eles são opacos: Isso significa que eles não possuem o brilho

metálico;

ü Fragmentam-se facilmente, ou seja, despedaçam-se, são

quebradiços: Isso significa que eles não podem ser moldados

em fios ou lâminas.

ü Têm sua estrutura atômica composta por átomos que têm 5

ou mais elétrons na sua camada de valência

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Dielétricos

Ø Aspectos dos dielétricos:

ü realizam o isolamento entre os condutores, entre estes e a

massa ou a terra, ou, ainda, entre eles e qualquer outra

massa metálica existente na sua vizinhança;

ü modificam, em proporções importantes, o valor do campo

elétrico existente em determinado local.

Ø Ruptura dielétrica:

ü É um fenômeno no qual, em condições anormais, uma

quantidade de energia entregue ao material é tão elevada

que os elétrons (normalmente presos aos núcleos dos

átomos) são arrancados das suas órbitas, provocando assim

a circulação de corrente e transformando um material que é

normalmente isolante em um condutor (temporariamente

até ser destruído pelo calor)

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CONDUTORES

São materiais que permitem a passagem de elétrons

mediante uma força eletromotriz (tensão elétrica ou

ainda, diferença de potencial) de pequena intensidade.

Características:

ü Grande distância entre as camadas de valência e os núcleos

dos átomos;

ü Atomos fracamente ligados aos seus núcleos podendo

abandonar o átomo -> elétrons livres;

ü os metais, em geral, são bons condutores de corrente elétrica

pois possuem elétrons livres em grande quantidade;

ü são utilizados, por exemplo, nos fios e cabos condutores de

eletricidade e na indústria de eletro-eletrônicos, entre muitas

outras utilizações.

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Condutividade na tabela periódica

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SEMICONDUTORES

São materiais que podem se comportar em algumas situações como condutores e em outras como isolantes. Os semicondutores têm um nivel de condutividade entre os extremos dos isolantes e dos condutores.

Na tabela periódica, desacam-se os elementos da família 14: Carbono (C),

Silício (Si),

Germânio (Ge),

Estranho (Sn),

Chumbo (Pb),

Fleróvio (Fl).

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SEMICONDUTORES

CARBONO:

ü O carbono é o elemento que possui maior destaque, entre todos deste

grupo, uma vez que, existe até uma parte da Química para estudo dos

compostos de carbono, a Química Orgânica. Isso é devido a grande

quantidade compostos orgânicos, que são milhares.

• O carbono ocorre livre na natureza, em suas conhecidas formas

alotrópicas: diamante, grafite e carvão.

SILÍCIO

ü O silício é um outro elemento deste grupo que apresenta grande

importância, pois é um elemento altamente abundante. Ele se encontra

distribuído pela crosta terrestre em formas diversas de muitos silicatos,

sendo um dos principais compostos de silício, a sílica, SiO2 – óxido de

silício.

ü Compostos de silício são usados desde a fabricação de vidros, polímeros de

silicone e até materiais semicondutores eletrônicos, utilizados em

dispositivos de informática.

SEMICONDUTORES

Os outros elementos deste grupo: germânio, estanho e

chumbo são também bastante conhecidos e utilizados,

principalmente, o estanho e o chumbo que são usados e

trabalhados desde muito tempo, seja na fabricação de ligas

metálicas importantes como o bronze (Cu + Sn) ou nos seus

usos separadamente.

CONDUTORES NORMAIS

A corrente elétrica durante o processo de transporte, sofre

significativa perda de energia. Essa perda, em forma de

energia térmica ocorre em razão da resistência elétrica dos

fios condutores de eletricidade, a qual é dissipada para o meio

ambiente.

Como forma de diminuir essa perda de energia usa-se fios

condutores com baixa resistência e conduz a corrente sob alta

tensão, mas mesmo assim em distâncias que ultrapassam 400

km as perdas ainda acontecem, podendo chegar até 20%

SUPERCONDUTORES

TIPO I (macios) - são materiais constituídos de um único

elemento. Ex. Hg (mercúrio), AL (alumínio), Pb (chumbo) etc.

TIPO II (duros) - são elementos compostos. Ex. LaBaCuO

(compposto a base de lantânio), TiBaCuO (composto a base de

Titanio) etc.

MAGLEV

RESISTIVIDADE ELÉTRICA

Georg Simon Ohm

Nascido em: 16 março Morte em: 06 de julho de 1854 Natural de: Erlangen, Brandenburg-Bayreuth (hoje: Alemanha) Físico e matemático alemão. Em 1817 foi professor de matemática no colégio jesuíta de Colônia e na "Escola Politécnica Municipal" de Nuremberga (hoje em dia Georg-Simon-Ohm-Hochschule Nürnberg) de 1833 a 1849.[2] Em 1852 tornou-se professor de física experimental na Universidade de Munique, na cidade onde viria a falecer.

Entre 1826 e 1827, Ohm desenvolveu a primeira teoria matemática da condução elétrica nos circuitos, baseando-se no estudo da condução do calor de Fourier e fabricando os fios metálicos de diferentes comprimentos e diâmetros usados nos seus estudos da condução elétrica. Este seu trabalho não recebeu o merecido reconhecimento na sua época, tendo a famosa lei de Ohm permanecido desconhecida até 1841 quando recebeu a medalha Copley da Royal Society. Só depois de 1852, dois anos antes de morrer, conseguiu uma posição estável como professor de física na Universidade de Munique.