Resistividade e condutividade elétrica
Introdução
A resistividade e a condutividade elétricas são propriedades fundamentais que determinam como os materiais respondem às correntes elétricas. Essas propriedades são essenciais no projeto de sistemas elétricos, na seleção de materiais para aplicações específicas e no aprimoramento da eficiência energética em várias tecnologias.
Fatores que afetam a resistividade e a condutividade elétricas
Vários fatores influenciam a resistividade elétrica e a condutividade dos materiais:
Temperatura
Com o aumento da temperatura, a resistividade da maioria dos condutores também aumenta devido ao aumento das vibrações da rede que impedem o fluxo de elétrons. Por outro lado, nos semicondutores, a resistividade geralmente diminui com o aumento da temperatura.
Composição do material
Diferentes materiais têm resistividades intrínsecas. Os metaisgeralmente têm baixa resistividade, o que os torna excelentes condutores, enquanto os não-metais e os isolantes têm resistividades mais altas.
Impurezas e defeitos
A presença de impurezas e defeitos estruturais em um material pode interromper o fluxo de elétrons, aumentando a resistividade. Materiais de alta pureza geralmente apresentam menor resistividade.
Dimensões físicas
A resistividade de um material é independente de sua forma e tamanho. No entanto, a resistência geral de um material depende do seu comprimento e da área da seção transversal.
Condutividade elétrica dos metais
Os metais são conhecidos por sua alta condutividade elétrica, que é atribuída à presença de elétrons livres que facilitam o movimento da carga elétrica. A condutividade dos metais pode ser adaptada por meio de técnicas de liga e processamento para atender a requisitos elétricos específicos.
Tabela de resistividade elétrica e condutividade
Aqui está uma tabela que resume a resistividade elétrica ea condutividade de materiais comuns. A resistividade é normalmente medida em ohm-metros (Ω-m) e a condutividade em siemens por metro (S/m).
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Material |
Resistividade (Ω-m) |
Condutividade (S/m) |
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Prata |
1.59 × 10-⁸ |
6.30 × 10⁷ |
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Cobre |
1.68 × 10-⁸ |
5.96 × 10⁷ |
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Ouro |
2.44 × 10-⁸ |
4.10 × 10⁷ |
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2.82 × 10-⁸ |
3.55 × 10⁷ |
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Ferro |
9.71 × 10-⁸ |
1.03 × 10⁷ |
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Níquel |
6.99 × 10-⁸ |
1.43 × 10⁷ |
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5.60 × 10-⁷ |
1.79 × 10⁶ |
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Chumbo |
2.20 × 10-⁷ |
4.55 × 10⁶ |
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1.06 × 10-⁷ |
9.43 × 10⁶ |
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Carbono (grafite) |
3.5 × 10-⁵ |
2.86 × 10⁴ |
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6.40 × 10³ |
1.56 × 10-⁴ |
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Borracha |
10¹⁴- 10¹⁶ |
10-¹⁶ - 10-¹⁴ |
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Vidro |
10¹³ - 10¹⁶ |
10-¹³ - 10-¹⁶ |
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Madeira (seca) |
10-¹ - 10¹² |
10¹⁰- 10-⁹ |
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Água (destilada) |
18.2 × 10³ |
5.49 × 10-⁵ |
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Concreto |
10¹⁴- 10¹⁶ |
10-¹⁶ - 10-¹⁴ |
Observações:
- Os metais(como prata, cobre e alumínio) têm baixa resistividade, o que significa que são excelentes condutores.
- Os semicondutores, como o silício, têm resistividade moderada e são usados em dispositivos eletrônicos.
- Materiais isolantes, como borracha, vidro e madeira, têm resistividade muito alta e condutividade ruim.
- A águaem sua forma pura (destilada) tem resistividade relativamente alta, mas as impurezas (como os sais) aumentam muito sua condutividade.
Perguntas frequentes
Qual é a diferença entre resistividade elétrica e condutividade?
A resistividade elétrica mede a intensidade com que um material se opõe ao fluxo de corrente elétrica, enquanto a condutividade mede a facilidade com que a corrente elétrica pode fluir por um material.
Como a temperatura afeta a condutividade elétrica nos metais?
Nos metais, à medida que a temperatura aumenta, a condutividade elétrica normalmente diminui porque o aumento das vibrações da rede dispersa os elétrons com mais eficiência.
Por que os metais são melhores condutores do que os não-metais?
Os metais têm elétrons livres que se movem facilmente pela estrutura da rede, facilitando o fluxo de corrente elétrica, enquanto os não metais não têm esses portadores de carga livre.
As impurezas podem melhorar a condutividade de um metal?
Em geral, as impurezas aumentam a resistividade de um metal ao interromper a estrutura regular da rede, dificultando o fluxo de elétrons.
Quais aplicações exigem materiais com alta condutividade elétrica?
Os materiais de alta condutividade elétrica são essenciais em fiação elétrica, transmissão de energia, dispositivos eletrônicos e componentes como conectores e interruptores.
