ME - Apostila geral
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DisciplinaMateriais Elétricos para Engenharia Elétrica78 materiais193 seguidores
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térmica entre os mesmos, e o metal de maior coeficiente 
(metal A na Fig. 1.2.3), por se dilatar mais que o de menor coeficiente (ou se contrair 
mais, no caso de diminuição de temperatura), provoca um encurvamento no bimetal, 
vindo o mesmo, então, a realizar um trabalho devido a este movimento. Assim, a 
energia térmica converte-se em um movimento e/ou força, e este trabalho é, então, 
aproveitado, por exemplo, para abrir ou fechar contatos elétricos nos dispositivos de 
controle, proteção e regulação. 
A medida do encurvamento e da força em um bimetal depende, portanto, da 
diferença entre os coeficientes de dilatação e da diferença de temperatura. 
Os bimetais são normalmente fabricados em lâminas retas, espirais, encurvadas e espiraladas em hélice. Alguns 
exemplos: Kanthal números 115, 125, 135 e 155. 
 
Comentário: Sinterização é um processo industrial de aglutinagem de corpos sólidos através do aquecimento dos 
mesmos a uma temperatura inferior à de fusão dos corpos, mas suficientemente alta para possibilitar a difusão dos 
átomos entre suas redes cristalinas. 
 
 1.2.8) FIOS E CABOS CONDUTORES 
 
 Fios e cabos elétricos são os dispositivos utilizados como meio condutor para o transporte de energia elétrica 
entre dois pontos de um circuito ou equipamento elétrico. Em eletrotécnica, usa-se normalmente a denominação fio 
elétrico para apenas um meio de seção transversal (bitola) maciça ou um conjunto de fios de pequena seção 
transversal (o chamado \u201ccabinho\u201d), e a denominação cabo elétrico para um conjunto de fios de maior seção arranjados 
por encordoamento, ou mesmo por um conjunto de cabos. Condutor elétrico é o termo genérico para ambos. 
O aumento da seção transversal de fios condutores para comportar maior capacidade de condução de corrente 
elétrica (chamada ampacidade) acarreta maior rigidez mecânica e dificuldade em seu manuseio, razão pela qual os 
cabos condutores são uma opção para contornar estes problemas, isto é, o agrupamento de fios condutores possibilita 
ao cabo o mesmo aumento na capacidade de corrente, mas maior flexibilidade, melhoria na sua manipulação e, em 
alguns casos, oferece melhor isolação e blindagem contra ruídos externos devido a fatores construtivos. 
 O regime de trabalho de fios e cabos elétricos está relacionado com as características dos materiais utilizados 
na sua fabricação. Alguns dos critérios para o dimensionamento de fios e cabos são: ampacidade, tensão de isolação 
Material a k 
cobre 80,0 0,005 
alumínio 59,3 0,011 
estanho 12,83 0,070 
chumbo 10,77 0,140 
Tab. 1.2.2: Parâmetros a e k de 
 alguns materiais 
A 
B 
encurvação 
Bimetal 
Fig. 1.2.3: O bimetal e sua 
encurvação. 
T1 > To 
To 
CAPÍTULO 1: Materiais condutores 
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(grau de isolação), temperatura máxima de trabalho suportada pela isolação, condições ambientais mínimas de 
trabalho (poluição, raios solares, umidade, etc.), capacidade de blindagem, resistência mecânica a choques, etc. 
Os materiais mais utilizados como condutores são principalmente o cobre, alumínio, prata e as ligas desses 
materiais. Como material isolante tem-se PVC, polistireno, EPR (borracha etileno-propileno), neoprene, XLPE 
(polietileno reticulado), borracha butílica e, em aplicações especiais, emprega-se ainda amianto, teflon, cerâmicas, 
náilon, gás SF6 e fibras orgânicas. 
 A seguir serão vistas algumas denominações sobre fios e cabos: 
a) Fio e cabo nu: condutores sem revestimento isolante (não isolados entre si, no caso do cabo); 
b) Fio isolado: fio revestido de material isolante; 
c) Cabo singelo: grupo de fios não isolados entre si e com revestimento isolante; 
d) Cabo múltiplo: cabo formado por vários fios ou grupos de fios isolados entre si, sob uma mesma capa isolante; 
e) Cabo compactado: cabo singelo com alto grau de compactação para eliminar todos os vazios entre os fios; 
f) Cabo setorial e segmentado: cabo formado por múltiplos cabos singelos isolados entre si; 
g) Cabo anular: cabo singelo que apresenta o seu núcleo central oco ou preenchido com material isolante; 
h) Cordel flexível: fio singelo ou par singelo de pequena bitola e bastante flexível. Exemplos: par telefônico, fios 
usados para fiação de circuitos em placa, fios de diversas cores para rádio, TV e aparelhos em geral, etc.; 
i) Cabos telefônicos: cabos formados por pares de fios, dispostos em camadas concêntricas, devidamente isolados; 
j) Cabo coaxial: cabo composto de um condutor axial de cobre envolvido por outro condutor de cobre estanhado em 
forma de malha (para blindagem e referência), separados por um isolante sólido (polietileno) e cobertos por um 
revestimento isolante (PVC, neoprene ou polietileno). Pode ser do tipo rígido ou flexível. 
 
Comentários: 
1) O cabo nu tem sua aplicação principal em linhas de transmissão de energia. É usado ainda como cabo terra, mas 
apenas em locais onde não fira a segurança ambiental. 
2) A grande vantagem dos cabos coaxiais reside no fato de não apresentarem perdas de potência por indução ou 
irradiação (recebimento de indução de sinais ou ruídos externos), porque os sentidos das correntes são contrárias 
nos condutores interno e externo, de forma que induções nestes condutores por campo magnético externo se 
anulam mutuamente. São aplicados em radiofreqüência, audiofreqüência, telefonia, cabos submarinos, etc. 
3) Alguns cabos são construídos com um revestimento em fita metálica para distribuir uniformemente o campo 
elétrico no interior do cabo a fim de evitar concentrações desuniformes que tenderiam a danificar o material de 
isolamento, e ainda atender a necessidade de manter o campo elétrico restrito ao interior do cabo para não 
perturbar eletricamente um condutor vizinho. Esta fita não tem a função de condução de corrente. 
5) Condutores metálicos utilizados em aterramentos requerem cuidados especiais para evitar a corrosão galvânica. 
Sua proteção consiste basicamente em um princípio: fornecer elétrons ao metal, para que o mesmo se torne 
catódico e as reações de corrosão deixem de existir. Isto pode ser conseguido de duas maneiras: unir ao longo do 
material placas de magnésio que servirão como anodo de sacrifício ou utilizar uma fonte de corrente contínua que, 
ligada ao material e à terra, fornecerá os elétrons necessários ao material para evitar sua corrosão. 
 
 
 1.3) CONDUTIVIDADE E RESISTÊNCIA ELÉTRICAS 
 
Como visto, os materiais condutores se caracterizam por apresentarem grande quantidade de elétrons livres com 
disponibilidade de se moverem facilmente pelo material. Em uma temperatura qualquer, o movimento destes elétrons 
é desordenado, não se constituindo num fluxo resultante em determinada direção. Logo, para orienta-los é necessário, 
por exemplo, a aplicação de campo elétrico. O movimento ordenado de portadores de carga livres (elétrons, lacunas 
ou íons) é denominado corrente elétrica, sendo o movimento das cargas positivas o chamado sentido convencional. 
Correntes elétricas que dependem da aplicação de um campo elétrico para fluir são denominadas correntes de 
condução, deriva ou campo. Condutividade elétrica é a propriedade que quantifica a facilidade com que portadores de 
carga livres podem fluir por um material, quando o mesmo é submetido a um campo elétrico, resultado da aplicação 
de uma diferença de potencial (ddp). A condutividade elétrica define, então, a capacidade de um material em conduzir 
o tipo de correntes de condução. 
Densidade de corrente J (A/m2) é definida como a corrente I (A) que flui por um condutor através da área A (m2) 
da seção transversal ao fluxo de portadores (J = I /A). O sentido do vetor densidade de corrente não depende do sinal 
do portador de carga (Fig. 1.3.1-a e Eq. 1.3.4) porque este tem sempre o sentido do vetor campo elétrico. Assim, o 
desenvolvimento a seguir será feito para o sentido convencional da corrente ou das cargas positivas (Fig. 1.3.1-b). 
Seja um campo elétrico E (V/m) aplicado a um material condutor (Fig. 1.3.1-b). Este campo elétrico movimenta 
os