Materiais chamados de bons condutores de eletricidade, são aqueles que permitem a passagem de correte elétrica por sua estrutura, a grande maioria desses materiais são os metais. Com base na estrutura do átomo como a conhecemos hoje, dentre as partículas que constituem o átomo, qual (is) é (são) responsável (is) pela condução de eletricidade (corrente elétrica) em um material condutor?
Soluções para a tarefa
Resposta:
Condutores são materiais que possibilitam a movimentação de cargas elétricas em seu interior com grande facilidade. Esses materiais possuem uma grande quantidade de elétrons livres, que podem ser conduzidos quando neles aplicamos uma diferença de potencial. Metais como cobre, platina e ouro são bons condutores
Explicação:
Os materiais isolantes são aqueles que oferecem grande oposição à passagem de cargas elétricas. Nesses materiais, os elétrons encontram-se, de modo geral, fortemente ligados aos núcleos atômicos e, por isso, não são facilmente conduzidos. Materiais como borracha, silicone, vidro e cerâmica são bons exemplos de isolantes.
Condutividade x Resistividade
A propriedade física que indica se um material é um condutor ou um isolante é a sua resistividade, também conhecida como resistência específica. A resistividade, cujo simbolo é o ρ, é medida em Ω.m, de acordo com Sistema Internacional de Unidades. Além da resistividade, existe a grandeza condutividade, denotada pelo símbolo σ, a condutividade de um material é o inverso de sua resistividade, ou seja:
Condutividade e resistividade são grandezas inversamente proporcionais.
Condutividade e resistividade são grandezas inversamente proporcionais, ou seja, se um material apresenta uma alta resistividade, sua condutividade é baixa e vice-versa. Do mesmo modo que, dadas as mesmas condições, um material condutor não apresenta características de materiais isolantes. A unidade de medida da condutividade é Ω-1.m-1.
De acordo com a Física clássica, a resistividade de um material pode ser calculada por meio de grandezas microscópicas e mais fundamentais, como a carga e a massa dos elétrons, além de duas grandezas de grande importância para o estudo das propriedades elétricas dos materiais: o caminho livre médio e o tempo livre médio. Tais explicações são oriundas de um modelo físico para a condução conhecido como modelo de Drude.
O caminho livre médio dos elétrons diz respeito à distância que eles podem ser conduzidos dentro de um material sem colidirem com os átomos que compõem a estrutura cristalina do material, enquanto o tempo livre médio é o intervalo de tempo que os elétrons conseguem percorrer o caminho livre médio. Nos materiais condutores, ambos, caminho livre médio e tempo livre médio, são significativamente maiores do que nos materiais isolantes, nos quais os elétrons não conseguem se mover com facilidade.
Segundo o modelo de Drude, os elétrons movem-se (vibram e transladam), no interior dos materiais condutores, em razão de sua temperatura, mas também, pela aplicação de um potencial elétrico. A velocidade com que os elétrons movem-se, entretanto, é extremamente alta, diferentemente da sua velocidade de condução, que é da ordem de poucos centímetros por hora. Isso acontece porque, apesar de moverem-se em altas velocidades, os elétrons sofrem constantes colisões com os átomos que compõem o material, perdendo, assim, parte de sua velocidade.
O movimento resultante dessas colisões não é nulo, uma vez que os elétrons arrastam-se na direção da corrente elétrica, porém é muito lento. Nos materiais isolantes, por sua vez, o livre caminho médio dos elétrons é tão pequeno que, a menos que uma diferença de potencial muito grande seja aplicada, nenhuma corrente elétrica é formada.
Exemplo de condutores elétricos
Em geral, os metais são bons condutores elétricos e, por isso, são muito utilizados na transmissão de corrente elétrica, em circuitos elétricos e em dispositivos eletrônicos. Além dos metais, alguns sais, quando dissolvidos em meios líquidos, também permitem a formação de correntes elétricas. Confira alguns exemplos de materiais condutores:
Cobre
Alumínio
Ouro
Prata
Exemplos de isolantes
Os isolantes opõem-se fortemente à movimentação de cargas e por isso são usados para isolar superfícies de contato, evitando acidentes com choques elétricos ou diminuindo perdas de energia em fios condutores. Confira alguns exemplos de materiais isolantes:
Borracha
Plástico
Vidro
Cerâmica
Resumo sobre condutores e isolantes
Materiais condutores, como prata e cobre, oferecem pouca resistência à passagem de corrente elétrica;
Os materiais condutores têm um grande número de elétrons “livres”, fracamente ligados aos núcleos atômicos, chamados de elétrons de condução;
Materiais isolantes, como vidro, borracha ou cerâmica, oferecem uma grande resistência à passagem de corrente elétrica;
Os materiais isolantes têm um número reduzido de elétrons e a maioria deles encontra-se fortemente ligados aos seus núcleos.