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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).

Material

Resistividade (Ω-m)

Condutividade (S/m)

Prata

1.59 × 10-⁸

6.30 × 10⁷

Cobre

1.68 × 10-⁸

5.96 × 10⁷

Ouro

2.44 × 10-⁸

4.10 × 10⁷

Alumínio

2.82 × 10-⁸

3.55 × 10⁷

Ferro

9.71 × 10-⁸

1.03 × 10⁷

Níquel

6.99 × 10-⁸

1.43 × 10⁷

Tungstênio

5.60 × 10-⁷

1.79 × 10⁶

Chumbo

2.20 × 10-⁷

4.55 × 10⁶

Platina

1.06 × 10-⁷

9.43 × 10⁶

Carbono (grafite)

3.5 × 10-⁵

2.86 × 10⁴

Silício

6.40 × 10³

1.56 × 10-⁴

Borracha

10¹⁴- 10¹⁶

10-¹⁶ - 10-¹⁴

Vidro

10¹³ - 10¹⁶

10-¹³ - 10-¹⁶

Madeira (seca)

10-¹ - 10¹²

10¹⁰- 10-⁹

Água (destilada)

18.2 × 10³

5.49 × 10-⁵

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.

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Sobre o autor

Chin Trento

Chin Trento é bacharel em química aplicada pela Universidade de Illinois. Sua formação educacional lhe dá uma ampla base para abordar muitos tópicos. Ele trabalha com a escrita de materiais avançados há mais de quatro anos na Stanford Advanced Materials (SAM). Seu principal objetivo ao escrever esses artigos é oferecer um recurso gratuito, porém de qualidade, para os leitores. Ele agradece o feedback sobre erros de digitação, erros ou diferenças de opinião que os leitores encontrarem.

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