Unidade 11: cargas elétricas e suas atrações

Seção 02: isolantes e condutores



oseph Priestley, importante físico e químico inglês do século XVIII, conhecido pela sua disputa com Antonie Lavoisier pela descoberta do elemento químico Oxigênio, realizou também importantes trabalhos sobre eletricidade.

No seu livro, publicado em 1767, Priestley realizou estudos sobre as propriedades elétricas dos materiais, entre elas a capacidade de certos materiais conduzirem eletricidade. Essa propriedade é chamada de condutividade elétrica.

Nas suas pesquisas Priestley estudou a condutividade elétrica dos metais, da água e do carvão. Este estudo o levou a classificação dos materiais em:

Condutores - aqueles materiais que permitem a condução de corrente elétrica através deles.
Isolantes - aqueles materiais que não permitem a condução de corrente elétrica através deles.

- Você deve ter em mente que, nesta época, a eletricidade era entendida como uma espécie de gás que penetrava os corpos. A ideia de que a matéria é composta de átomos ainda estava por ser estabelecida na Física.

A maioria dos elementos químicos era desconhecida. Esta situação, não permitiu a Priestley explicar de maneira satisfatória o fato de certos materiais serem capazes de conduzir eletricidade e outros não



A teoria moderna da condutividade elétrica

Hoje, sabemos que todo material é composto de átomos. A condutividade elétrica dos materiais, por sua vez, depende da estrutura atômica, isto é, do tipo de átomo e da maneira como eles estão arranjados no material.

- Professor, não entendo bem como issso pode ser?

- Veja bem! Como vimos na aula passada, a carga elétrica é uma propriedade dos elétrons. Logo, quando afirmamos que um material conduz eletricidade queremos com isto afirmar que esse material permite que os elétrons passem por ele.

Em alguns materiais, os elétrons situados nas órbitas mais externas dos seus átomos estão fracamente ligados aos núcleos. Isto permite que eles não fiquem presos a um só átomo e também que possam "passear" por todo o material. Eles são chamados de elétrons livres.

Os materiais que possuem elétrons livres em número suficiente conduzem bem a eletricidade. Esses são classificados como Condutores Elétricos.

Os metais, como o ouro, a prata e o cobre, são excelentes condutores de eletricidade.

Já em outros materiais, pelo contrário, todos os elétrons estão firmemente ligados ao núcleo de seus átomos. Cada elétron, então, pertence a um só átomo e a ele está permanentemente ligado. Não existem elétrons livres ou eles são em número pequeno.

Esses materiais são classificados como Isolantes ou Dielétricos. Veja um exemplo na imagem acima.

O vidro, a borracha, a cerâmica e os "plásticos" são bons isolantes elétricos.

Aplicação dos materiais condutores e isolantes

Tanto os materiais condutores como os materiais isolantes têm vasta aplicação na indústria eletro-eletrônica. A natureza, no entanto, se revelou muito mais complexa.

A pesquisa científica sobre a condutividade elétrica dos materiais acabou por encontrar materiais com comportamento bem mais interessante. Podemos citar, como exemplo, os materiais semicondutores. A descoberta desse tipo de material permitiu a criação de toda indústria de computadores.

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Os materiais condutores são usados principalmente como a fiação dos circuitos elétricos. Através deles a energia elétrica é transportada de um ponto para outro. Na imagem acima podemos observar exemplos de condutores elétricos usados comercialmente. Repare que neles temos uma camada envoltória de material isolante ( em azul, preto ou branco) e, no interior, um núcleo condutor (de cobre).

Os materiais isolantes são usados para conter as cargas elétricas nos circuitos e também como proteção dos usuários de equipamentos elétricos.

Um lembrete: a explicação mais atual, e mais completa, da condutividade elétrica dos materiais requer o uso de uma teoria chamada Mecânica Quântica que está fora do alcance do nosso curso.

Estas são as informações desta aula. Para fixar os conteúdos estudados faça os exercícios de fixação. Para isto clique no botão ao lado.



Agora que já temos informações sobre as cargas elétricas e sobre o comportamento dos materiais quanto a condução da eletricidade vamos, na próxima aula, tratar da interação, ou força, que aparece entre dois corpos com carga elétrica e que estão situados próximos um do outro.

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Resumo das principais ideias desta seção

  1. Existem corpos cuja estrutura atômica permite a existência de elétrons que não permanecem ligados a um só átomo. Eles se movem pelo material. São chamados elétrons livres;
  2. Assim:
    Corpos com elétrons livres em número suficiente são chamados Condutores elétricos;
    Corpos com pouca ou nenhuma quantidade de elétrons livres são chamados Isolantes elétricos ou Dielétricos;
  3. Os condutores elétricos são usados para transportar energia elétrica de um ponto a outro.
  4. Os isolantes elétricos são usados para conter as cargas elétricas nos circuitos e para proteção dos usuários.


Material Complementar


   
   
   
  
   
   
   
   
   
   
   
   
   
Dicas para resolver exercícios