Materiais de Baixa Resistividade e Alta Condutividade: Uma Visão Geral
Um material de baixa resistividade ou alta condutividade é definido como um material que permite a corrente elétrica fluir facilmente através dele. Esses materiais são muito úteis em engenharia elétrica para a fabricação de máquinas, equipamentos e dispositivos elétricos. Eles também são usados como condutores para todos os tipos de enrolamentos necessários em máquinas, aparelhos e dispositivos elétricos. Além disso, eles são usados como condutores na transmissão e distribuição de energia elétrica.
Propriedades de Materiais de Baixa Resistividade ou Alta Condutividade
As seguintes propriedades são desejáveis em materiais de baixa resistividade ou alta condutividade:
Maior condutividade possível (idealmente zero). Isso significa que o material oferece mínima resistência à corrente elétrica e, assim, minimiza a perda de potência e a geração de calor.
Menor coeficiente de temperatura de resistência possível (idealmente zero). Isso significa que a resistência do material não muda significativamente com a temperatura e, assim, mantém um desempenho estável em uma ampla faixa de temperaturas.
Ponto de fusão alto. Isso significa que o material pode suportar altas temperaturas sem perder sua forma ou condutividade.
Alta resistência mecânica. Isso significa que o material pode resistir à deformação, fratura ou desgaste sob estresse ou carga mecânica.
Alta ductilidade. Isso significa que o material pode ser estirado em fios ou outras formas sem quebrar ou rachar.
Alta resistência à corrosão (livre de oxidação). Isso significa que o material não reage com o oxigênio ou outras substâncias no ambiente e, assim, preserva sua condutividade e aparência.
Soldabilidade. Isso significa que o material pode ser soldado facilmente para unir os condutores ou fixar outros componentes.
Baixo custo. Isso significa que o material é acessível e amplamente disponível.
Longa vida ou durabilidade. Isso significa que o material não se degrada ou deteriora ao longo do tempo e, assim, mantém sua qualidade e desempenho.
Alta flexibilidade. Isso significa que o material pode dobrar ou torcer sem quebrar ou perder sua condutividade.
As propriedades acima variam de acordo com o propósito para o qual o material está sendo usado. Por exemplo, algumas aplicações podem exigir maior condutividade do que outras, enquanto algumas podem exigir maior resistência mecânica do que outras.
Fatores que Afetam a Resistividade ou Condutividade dos Materiais
A resistividade ou condutividade de um material depende de vários fatores, como:
Tipo de material. Diferentes materiais têm estruturas atômicas e configurações eletrônicas diferentes, o que afeta a facilidade com que os elétrons podem se mover através deles. Geralmente, metais têm menor resistividade do que não-metais porque os metais têm elétrons livres que podem transportar corrente elétrica, enquanto os não-metais têm elétrons fortemente ligados que resistem à corrente elétrica.
Pureza do material. Qualquer impureza, seja metálica ou não metálica, aumenta a resistividade dos metais. Mesmo uma impureza de baixa resistividade aumentará a resistividade do metal. A razão por trás disso é que a adição de uma pequena impureza cria imperfeições na rede cristalina, que perturbam o fluxo de elétrons através dos metais. Portanto, metais puros têm menor resistividade do que ligas ou compostos.
Temperatura do material. A resistividade da maioria dos materiais aumenta com a temperatura porque a temperatura mais alta causa mais vibrações nos átomos, que interferem no movimento dos elétrons. No entanto, alguns materiais, como semicondutores, têm menor resistividade em temperaturas mais altas porque a temperatura mais alta aumenta o número de elétrons livres disponíveis para condução.
Forma e tamanho do material. A resistividade de um material é uma propriedade intrínseca que não depende de sua forma e tamanho. No entanto, a resistência de um condutor depende de sua forma e tamanho, pois a resistência é proporcional ao comprimento e inversamente proporcional à área da seção transversal. Portanto, condutores mais longos e finos têm maior resistência do que os mais curtos e grossos.
Exemplos de Materiais de Baixa Resistividade ou Alta Condutividade
Alguns exemplos de materiais de baixa resistividade ou alta condutividade são:
Prata (Ag)
A prata é o melhor condutor de eletricidade entre todos os metais. Ela tem a maior condutividade e a menor resistividade entre todos os materiais em temperatura ambiente. É também maleável, soldável, dúctil, resistente à corrosão e soldável. O principal inconveniente da prata é que ela é muito cara, o que limita seu uso prático em máquinas e equipamentos elétricos. No entanto, ainda é usada em equipamentos preciosos usados para pesquisa, onde o custo não importa.
Propriedades:
Resistividade: 1,58 µΩ-cm
Coeficiente de temperatura de resistência a 20°C: 0,0038/°C
Ponto de fusão: 962°C
Densidade específica: 10,49 g/cm³
Cobre (Cu)
O cobre é o material de alta condutividade mais amplamente utilizado como condutor para máquinas e equipamentos elétricos. Ele possui excelente maleabilidade, soldabilidade, soldabilidade, ductilidade, resistência à corrosão e flexibilidade. O cobre em forma pura tem boa condutividade, mas a condutividade do cobre de grau padrão é reduzida devido à presença de impurezas.
Propriedades:
Resistividade: 1,68 µΩ-cm
Coeficiente de temperatura de resistência a 20°C: 0,00386/°C
Ponto de fusão: 1085°C
Densidade específica: 8,96 g/cm³
Ouro (Au)
O ouro é um metal precioso e caro que tem boa condutividade. O ouro tem a maior maleabilidade e ductilidade entre todos os metais e pode ser estirado em fios muito finos sem quebrar. O ouro também é resistente à corrosão e soldável. Devido ao seu alto custo, seu uso prático é limitado a instrumentos preciosos usados para pesquisa ou decoração.
