O que diferencia os corpos quanto a condução de eletricidade

A respeito da condutividade elétrica e térmica dos materiais, marque a alternativa correta:

a) Somente os metais podem conduzir eletricidade e calor.

b) Em hipótese alguma, um dielétrico pode conduzir corrente elétrica ou calor.

c) Os metais destacam-se como bons condutores elétricos porque possuem excesso de prótons em sua estrutura atômica.

d) Os materiais que são isolantes elétricos possuem alta condutividade elétrica.

e) Um material é melhor condutor que outro quando possuir valor de condutividade elétrica maior.

A resistividade é a grandeza oposta à condutividade elétrica. Sendo assim, a partir dos valores de resistividade elétrica fornecidos abaixo, marque a alternativa correta:

a) O ferro é melhor condutor elétrico que o cobre.

b) De todos os materiais listados, o vidro é o que apresenta maior resistência à passagem de corrente elétrica.

1. Por ser excelente condutor, o quartzo é muito utilizado na fabricação de relógios.

d) O cobre é o melhor condutor apresentado.

e) A condutividade do alumínio é maior que a do cobre.

A respeito do comportamento dos condutores e isolantes, julgue os itens a seguir como verdadeiros e falsos.

I. O efeito Joule é a transformação de energia elétrica em energia térmica em virtude das altas velocidades dos elétrons livres ao transitarem pelos condutores.

II. Nos isolantes, os elétrons estão fortemente ligados aos átomos e, por isso, não podem mover-se facilmente.

III. Os condutores também podem ser chamados de dielétricos.

IV. Os metais são bons condutores elétricos por possuírem elétrons livres em excesso.

a) I, II e III são verdadeiros.

b) II é falso.

c) II e IV são verdadeiros.

d) III e IV são verdadeiros.

e) Todos são falsos.

A respeito do efeito Joule e da possibilidade de dielétricos conduzirem corrente elétrica, marque a alternativa correta:

a) O efeito Joule expressa a relação entre o calor e o campo magnético gerado em um condutor.

b) Não existe a possibilidade de um dielétrico conduzir corrente elétrica.

c) Se um dielétrico for submetido a uma alta tensão, existe a possibilidade de sua rigidez dielétrica ser rompida e ele conduzir corrente elétrica.

d) O fenômeno dos raios é possível porque as nuvens atritam-se, gerando eletricidade estática, e os elétrons em excesso aproveitam a alta condutividade do ar e vem até a terra.

e) O calor gerado pelo efeito Joule ocorre porque os elétrons livres que formam a corrente elétrica apresentam alta velocidade.

LETRA “E”

Quanto maior o valor da condutividade elétrica de um material, melhor condutor elétrico ele será.

LETRA “D”

Como o cobre apresenta a menor resistividade de todos os materiais apresentados, isso significa que ele é o melhor condutor nessa lista e apresentará condutividade maior que a de todos os demais materiais.

LETRA “C”

I. Falso: O efeito Joule está relacionado com as impurezas presentes no material, e não com a velocidade em que os elétrons se movimentam pelo condutor.

II. Verdadeiro.

III. Falso: Os isolantes também podem ser chamados de dielétricos.

IV. Verdadeiro.

LETRA “C”

a) Errada: O efeito Joule não tem relação com o campo magnético gerado pelo condutor.

b) Errada: Um dielétrico, se submetido a um valor muito alto de tensão elétrica, pode ser forçado a conduzir corrente elétrica.

c) Correta.

d) Errada: O ar não é condutor elétrico.

e) O calor gerado pelo efeito Joule não está relacionado com a alta velocidade dos elétrons que compõem a corrente elétrica.

Condutores e isolantes são materiais elétricos que se comportam de maneiras opostas no que respeita à passagem de corrente elétrica.

Enquanto os condutores permitem a movimentação dos elétrons ou íons, os isolantes dificultam essa movimentação, ou seja, a passagem da eletricidade.

É o mesmo que dizer que os condutores conduzem as cargas, ou facilitam, a sua passagem e que os isolantes a isolam.

Isso acontece em decorrência da estrutura atômica das substâncias, ou melhor, dos elétrons que os materiais apresentam na sua camada de valência. A camada de valência é aquela que fica mais distante do núcleo atômico.

Condutores

Condutores elétricos são materiais de baixa resistividade. A resistividade é uma propriedade dos materiais, que caracteriza o quão fácil os portadores de carga podem se movimentar através deles.

Nos materiais condutores, as cargas elétricas se movimentam com mais liberdade em função dos elétrons livres presentes na sua camada de valência.

A ligação dos elétrons livres com o núcleo atômico é bastante fraca. Assim, esses elétrons têm tendência para serem doados, movimentam-se e espalham-se facilitando a passagem da eletricidade.

São exemplos de condutores elétricos os metais em geral, tais como cobre, ferro, ouro e prata.

Os condutores ainda podem ser de segunda espécie: soluções eletrolíticas, e soluções aquosas de ácidos, bases ou sais. Nestes condutores os portadores de cargas são íons negativos ou positivos.

Os condutores de terceira espécie são gases ionizados onde os portadores de carga podem ser íons positivos, negativos e elétrons livres.

Tipos de condutores

• Sólidos - também chamados condutores metálicos, caracterizam-se pelo movimento dos elétrons livres e pela forte tendência de doar elétrons;
• Líquidos - também chamados condutores eletrolíticos, caracterizam-se pelo movimento de cargas positivas (cátions) e negativas (ânions). Essa movimentação, em sentidos opostos, cria a corrente elétrica;
• Gasosos - também chamados condutores de terceira classe, caracterizam-se pelo movimento de cátions e ânions. Ao contrário dos condutores líquidos, a energia é produzida através do choque entre as cargas e não isoladamente.

Isolantes

Isolantes elétricos são materiais de alta resistividade, de modo que os portadores de carga (elétrons e íons) têm dificuldade de se movimentarem através dos mesmos.

Nos materiais isolantes, também chamados dielétricos, verifica-se a ausência ou pouca presença de elétrons livres.

Isso faz com que os elétrons dos isolantes estejam fortemente ligados ao núcleo, inibindo a sua movimentação.

São exemplos de isolante elétricos: borracha, isopor, lã, madeira, plástico e papel, vácuo, vidro.

Resistividade e condutividade

Resistividade e condutividade são propriedade dos materiais, inversamente proporcionais, que indicam o quão bem um material conduz eletricidade.

Materiais com alta resistividade, possuem baixa condutividade, e vice-versa. Matematicamente, se relacionam como:

Onde:
é a resistividade, medida em (ohm-metro);
é a condutividade, medida em .

A resistividade também é afetada pela temperatura, portanto, a condutividade também. A resistividade aumenta com o aumento da temperatura.

Semicondutores

Os materiais semicondutores são aqueles que podem se comportam como um condutor ou como um isolante mediante as condições físicas.

Os exemplos mais comuns de semicondutores são silício e o germânio.

Exemplos condutores elétricos e isolantes

Leia também:

• Gaiola de Faraday
• Camada de Valência
• Energia Elétrica
• Carga Elétrica: Exercícios
• Circuito Elétrico

Referências Bibliográficas

HALLIDAY, DAVID. Fundamentos da Física, volume 3: eletromagnetismo. Rio de Janeiro, LTC, 2009.

Professor de Matemática, licenciado e pós-graduado em ensino da Matemática e da Física. Atua como professor desde 2006 e cria conteúdos educacionais online desde 2021.

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