materiais eletricos

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Disciplina de Materiais Elétricos
Prof. Drª. Thaís de Fátima Araújo Silva
thaisarasilva@gmail.com
Universidade Federal de Ouro Preto
Materiais Elétricos – Temas de Estudo
Materiais isolantes e condutores
Conceitos básicos: teoria das bandas de energia, métodos 
de obtenção, propriedades e aplicação;
Circuitos semicondutores;
Materiais ferromagnéticos e aplicações;
Circuitos magnéticos e aplicações;
Materiais ópticos e aplicações.
Materiais Elétricos – Cronograma de Avaliações
1ª Prova: 25 % – 28/09 – Materiais Condutores e Isolantes
2ª Prova: 25% – 09/11 – Materiais Semicondutores e 
Ferromagnéticos
3ª Prova: 25 % – 14/12 – Materiais Magnéticos, ópticos e temas 
de seminário
Exercícios em sala: 5% 
 Seminário: 20% – 06 a 10/12- Novas Tecnologias em Materiais 
Aplicados à Engenharia
Exame Especial – 100% - 19/12
Materiais Elétricos –
Sugestões de Temas para os Seminários
 Supercondutores: inovações.
 Superisolantes.
 Componentes Quânticos.
Materiais nanoestruturados e aplicações.
 Estruturas polimétricas e aplicações.
 Novos Materiais fotovoltaicos e suas particularidades.
Materiais utilizados em transdutores.
Materiais Magnéticos utilizados em transformadores
Materiais Elétricos - Introdução
 Objetivos:
Distinguir e recomendar os diversos materiais utilizados em 
equipamentos e componentes elétricos e magnéticos. 
Materiais Elétricos - Introdução
 Principais tipos de materiais:
Metais
Ligas
Materiais cerâmicos
Semicondutores
Plásticos
Outros polímeros
Outros materiais
Materiais Elétricos - Introdução
Propriedades importantes:
 Propriedades químicas
 Elétricas
 Térmicas
 Óticas
 Mecânica
Materiais Elétricos - Introdução
Procedimentos gerais para definição do melhor tipo de material 
de acordo com sua aplicação:
Propriedades consistentes com as condições de serviço;
 Efeitos das mudanças dessas condições;
 Dentre os possíveis materiais elimine os que devido a característica 
não adequadas não atentem às condições de serviço; 
 Observe se o material propicia falta de segurança;
 Custo.
Materiais Elétricos - Introdução
Caso os materiais restantes não atendam a todos os 
requisitos, considere:
 Tratar os materiais térmica ou quimicamente;
 Mudar o ambiente de serviço;
 Produzir uma liga que tenha as características desejadas.
Materiais Elétricos - Introdução
 Exemplo: Materiais nas Usinas Hidrelétricas
Etapa de construção: utilização do aço na construção das 
pás e eixo das turbinas
Característica importante: resistência mecânica
Geradores (estator, rotor, coletores, etc): destaca-se o uso do 
cobre eletrolítico
Característica: propriedades elétricas
 Exemplo: Materiais nas Usinas Hidrelétricas 
 Transformadores: 
destaca-se o uso de materiais isolantes sólidos: papel, madeira, resinas
Uso de isolantes líquidos: óleo mineral isolante
Gasoso: nitrogênio e CO2
Materiais ferromagnéticos: núcleo dos transformadores
Chapa de aço-silício laminado a frio
Cobre para os enrolamentos 
Materiais Elétricos - Introdução
Materiais Elétricos – Aula 3-4
Materiais Condutores: Metais
Materiais Elétricos – Materiais Condutores
Materiais Elétricos – Materiais Condutores
Características e Classificação
 São caracterizados por diversas grandezas, destacando-se:
Condutividade ou resistividade elétrica
Coeficiente de temperatura
Condutividade térmica
Potencial de contato
Efeito Hall
Comportamento mecânico
Características e Classificação
 Escolha do metal mais adequado:
Nem sempre o que apresenta as melhores características 
elétricas;
As condições de utilização devem ser atendidas.
Materiais de elevada condutividade: metais nobres, outros 
grupos e suas ligas.
 Podem ser aplicados como:
Condutores
 Enrolamentos de máquinas elétricas 
 Transformadores
Materiais Elétricos – Materiais Condutores
Características e Classificação
 Ligas de alta resistência:
 Resistências
 Aparelhos de calefação
 Filamentos para lâmpadas incandescentes.
Materiais Elétricos – Materiais Condutores
Características e Classificação
 Principais características:
Resistividade:
[Ω]
Onde:
 = resistividade elétrica do material [ ]
 A= seção transversal ( ଶ
 = comprimento do condutor [ ]
Materiais Elétricos – Materiais Condutores
Características e Classificação
 Principais características: 
Curva característica da variação da resistência em função da 
temperatura:

Materiais Elétricos – Materiais Condutores
TA TB T
R
𝛼
∆𝑅
∆𝑇
𝐴
∆𝑅
𝐵
Características e Classificação
 Principais características:
Coeficiente de temperatura

 ಳ మబ
Materiais Elétricos – Materiais Condutores
∆𝑇
TA TB T
R
𝛼
∆𝑅
𝐴
∆𝑅
𝐵
Materiais Elétricos – Materiais Condutores
Características e Classificação
 Exercícios:
 Encontre a resistência a 20ºC de uma barra de cobre recozido
de 3m de comprimento e 0,5cm por 3cm de seção reta
retangular. Resposta: 3,44 10-4Ω
Um certo condutor de cobre de um transformador
desernergizado possui uma resistência de 30Ω a 20ºC. Quando
em operação, entretanto, esta resistência atinge 35 Ω. Encontre
a temperatura do condutor para essa situação. Resposta:
62,41ºC
Materiais Elétricos – Materiais Condutores
Características e Classificação
 Tabelas importantes:
Materiais Elétricos – Materiais Condutores
Características e Classificação
 São caracterizados por diversas grandezas, destacando-se:
Condutividade ou resistividade elétrica
Coeficiente de temperatura
Condutividade térmica
Efeito Pelicular
Potencial de contato
Comportamento mecânico
Características e Classificação
 Principais características: condutividade térmica 
 A condutividade térmica de metais e ligas demonstra a 
capacidade do material de liberar para o ambiente o 
aquecimento causado pelas perdas.

Materiais Elétricos – Materiais Condutores
 Características e Classificação
 A condutividade térmica de metais e ligas demonstra a capacidade do material 
de liberar para o ambiente o aquecimento causado pelas perdas.
 A energia térmica pode alterar as condições do material.
 Resistência Térmica:
் ்
Para materiais puros a resistividade térmica é baixa elevando-se para ligas metálicas.
Materiais Elétricos – Materiais Condutores
Material Resistividade Térmica [ 𝟏Ω𝒄𝒎]
Cobre 0,24
Alumínio 0,40
Zinco 0,90
Estanho 1,55
Chumbo 3,00
Materiais Elétricos – Materiais Condutores
Características e Classificação
Principais características: Efeito Pelicular
• Distribuição uniforme de corrente através da seção de um 
condutor: corrente contínua.
• Com o aumento da frequência uma distribuição não uniforme 
acontece
Características e Classificação
 Resistência de Contato nos metais:
Quando uma peça metálica é aplicada sobre outra com 
objetivo de contato elétrico, estas ficam separadas qualquer 
que seja a pressão a que sejam submetidas (distância relativa às 
dimensões de um átomo).
A passagem de energia se dá de duas formas ( Não se pode 
aplicar a lei de Ohm):
Através de um zona de contato íntimo, ou de condução.
Através de uma zona de disrupção, onde o gradiente de 
potencial pode alcançar valores elevados, muito pouco 
inferiores à rigidez dielétrica do ar.
Materiais Elétricos – Materiais Condutores
Características e Classificação
 Resistência de Contato nos metais:
 Resistência de contato é a relação entre a tensão nos bornes de um 
contato e a intensidade de corrente que o atravessa.
Não é constante.
Depende da pressão a que estão submetidas as peças (pressão de 
contato)
Depende da composição, forma, seção daspeças.
Depende do sentido e intensidade da corrente, entre outras 
características.
Materiais Elétricos – Materiais Condutores
Características e Classificação
 Resistência de Contato nos metais:
Considera-se um bom contato quando há uma pequena 
diferença de temperatura entres os mesmos e os pontos ao 
redor.
A prata, o cobre, o bronze, o latão e o tungstênio são 
interessantes nesse tipo de aplicação.
O alumínio geralmente apresenta alta resistência de contato.
Materiais Elétricos – Materiais Condutores
Características e Classificação
 Tensão de Contato nos metais:
 Em um circuito fechado de dois metais, se a soma dos potenciais de 
contado for diferente de zero, isto é as temperaturas são diferentes. 
Chamando essas de T1 e T2 a tensão de contato ente os dois metais A e B, 
será:
௄
ா ଵ ଶ
௡೚ಲ
௡೚ಳ
=A ( ଵ- ଶ [V]
Onde:
K= constante de Boltzmann
T= Temperatura em graus absolutos
E= carga de um elétron
nO= número de elétrons livres por unidade de volume do material
Materiais Elétricos – Materiais Condutores
Materiais Elétricos – Materiais Condutores
Características e Classificação
 Tensão de Contato nos metais:
Características e Classificação
 Efeito Hall
Considerando-se um condutor pelo qual passa uma corrente I.
 Aplica-se então sobre o lado de maior comprimento um campo 
magnético uniforme .
Materiais Elétricos – Materiais Condutores
Deslocamento de elétrons se dá perpendicularmente 
ao campo magnético. Isso cria uma força entre os 
elétrons e o campo.
Com o tempo, cargas negativas acumulam-se na face 
inferior e cargas positivas na face superior.
Características e Classificação
 Efeito Hall
Materiais Elétricos – Materiais Condutores
Excesso de cargas positivas e negativas funciona 
como um capacitor de placas paralelas, gerando 
um campo elétrico E.
Características e Classificação
 Efeito Hall
Materiais Elétricos – Materiais Condutores
ఉ ா
-ev ு
I=N e vA
J= ூ
஺
ு
R ாಹ
ఉ௃
R= Coeficiente de 
Hall
Aulas 5-6
Propriedades Mecânicas dos Metais
Características e Classificação
 Características Mecânicas dos Metais
Submissão de equipamentos elétricos à forças ou cargas: 
linhas de transmissão e distribuição, motores
Comportamento mecânico reflete a relação entre sua 
resposta a uma carga ou força aplicada: deformação
Propriedades importantes em um projeto: rigidez, resistência, 
dureza, ductibilidade e tenacidade.
As propriedades elencadas estão associadas à habilidade 
do material de resistir e/ou transmitir forças mecânicas. 
Materiais Elétricos – Materiais Condutores
 Características e Classificação
 Características Mecânicas dos Metais: Tensão e Deformação
Tipos de tensões: tração, compressão, cisalhamento e torção
Ensaio mecânico: carga estática ou variável no tempo aplicada 
uniformemente sobre a seção transversal ou sobre superfície de 
um elemento, corpo de prova.
Normas técnicas: padronização da confecção de corpos de prova 
e procedimentos de medidas:
ASTM ( American Society for Testing and Materials)
ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas) 
Ensaios comuns: resistência à tração; resistência à compressão; 
resistência à torção; resistência ao choque; resistência ao desgaste; 
dureza; dentre outros.
Materiais Elétricos – Materiais Condutores
 Características e Classificação
 Características Mecânicas dos Metais: Tensão e Deformação
Tração: Amostra é deformada até sua fratura por uma carga 
aumentada gradativamente aplicada uniaxialmente ao longo do 
eixo.
Materiais Elétricos – Materiais Condutores
 Características e Classificação
 Características Mecânicas dos Metais: Tensão e Deformação 
Ensaio registrado através de dados de carga ou força em função do 
alongamento.
Tensão de Engenharia: 
Deformação de engenharia: 
Materiais Elétricos – Materiais Condutores
 Características e Classificação
 Características Mecânicas dos Metais: Tensão e Deformação
Compressão: ensaio de tensão-deformação através da 
aplicação de uma força compressiva em um corpo de prova que 
se contrai ao longo da direção da tensão.
Força compressiva é considerada negativa: tensão negativa
Geralmente não oferecem informações adicionais
Materiais Elétricos – Materiais Condutores
 Características e Classificação
 Características Mecânicas dos Metais: Tensão e Deformação 
Ensaios de Cisalhamento e de Torção:
Força cisalhante pura: tensão cisalhante:
Deformação cisalhante γ: tangente do ângulo de deformação 
Materiais Elétricos – Materiais Condutores
 Características e Classificação
 Características Mecânicas dos Metais: Tensão e Deformação 
Torção: variação do ensaio de cisalhamento no qual o elemento 
estrutural é torcido : movido de rotação em torno do eixo 
longitudinal de uma das extremidades do elemento em relação à 
outra extremidade.
Aplicação: eixos de máquinas
Materiais Elétricos – Materiais Condutores
 Características e Classificação
 Características Mecânicas dos Metais: Tensão e Deformação
Comportamento Tensão-Deformação
Grau de deformação depende da tensão imposta
Lei de Hooke: relação entre a tensão de engenharia e a deformação 
de engenharia para uma deformação elástica
Onde E é a constante de proporcionalidade em (GPa ou psi) é o 
módulo de elasticidade, módulo de Young.
Para metais E= 45 GPa para o magnésio e 407 GPa para o tungstênio
Materiais Elétricos – Materiais Condutores
 Características e Classificação
 Características Mecânicas Características Mecânicas dos Metais: 
Tensão e Deformação
Deformação elástica: processo de deformação em que a tensão e a 
deformação são proporcionais.
Módulo de elasticidade: rigidez ou resistência do material à 
deformação elástica. Quanto maior o módulo mais rígido será o 
material; ou menor será a deformação elástica.
Não é permanente, em escala atômica manifesta-se como 
pequenas alterações no espaçamento Interatômico e no 
estiramento das ligações interatômicas.
Materiais Elétricos – Materiais Condutores
 Características e Classificação
 Características Mecânicas Características Mecânicas dos Metais: Tensão e 
Deformação
 Deformação elástica:
Materiais Elétricos – Materiais Condutores
 Características e Classificação
 Características Mecânicas Características Mecânicas dos Metais: 
Tensão e Deformação
Deformação elástica:
Materiais Elétricos – Materiais Condutores
 Características e Classificação
 Características Mecânicas Características Mecânicas dos Metais: 
Tensão e Deformação
Deformação elástica:
Tensão e deformação cisalhante são proporcionais uma à outra:
Onde G é o módulo de cisalhamento.
Materiais Elétricos – Materiais Condutores
 Características e Classificação
 Características Mecânicas Características Mecânicas dos 
Metais: Tensão e Deformação
Anelasticidade:
A deformação elástica permanece após a aplicação da 
tensão por um tempo finito: recuperação completa
Devido a processos microscópicos e atomísticos.
Metais: componente anelástica é normalmente pequena e é 
desprezada
Materiais Elétricos – Materiais Condutores
 Características e Classificação
 Características Mecânicas Características Mecânicas dos 
Metais: Tensão e Deformação
Propriedades Elásticas: 
Considerando que a força aplicada é unidirecional , tensão de 
tração (direção z) haverá uma contrição nas direção laterais x e y 
perpendiculares à tensão aplicada.
Para materiais isotrópicos, deformação εx= εy
 Coeficiente de Poisson:
Para metais e ligas: Coeficiente de Poisson varia entre 0,25 e 0,35
Materiais Elétricos – Materiais Condutores
Características e Classificação
Características Mecânicas Características Mecânicas 
dos Metais: Tensãoe Deformação
Para materiais isotrópicos:
Materiais Elétricos – Materiais Condutores
Características e Classificação
Características Mecânicas Características Mecânicas 
dos Metais: Tensão e Deformação
Materiais Isotrópicos: coeficiente de cisalhamento e de 
elasticidade se relacionam:
Materiais Elétricos – Materiais Condutores
 Características e Classificação
Características Mecânicas Características Mecânicas dos Metais: 
Tensão e Deformação
Deformação Plástica:
Deformações maiores que 0,005
A lei de Hook deixa de ser válida
Deformação permanente, 
não recuperável
Quebra de ligações entre os 
átomos vizinhos originais, 
seguida da formação de novas ligações
Materiais Elétricos – Materiais Condutores
 Características e Classificação
 Características Mecânicas Características Mecânicas dos Metais: 
Tensão e Deformação
Escoamento e limite de escoamento:
Nível de tensão no qual tem início a deformação plástica.
Limite de Escoamento: transição gradual de formação elástica 
para plástica: afastamento inicial da linearidade na curva de 
formação
A magnitude do limite de escoamento para um metal é a medida 
de sua resistência à deformação plástica. 
Varia entre 35MPa para o alumínio de baixa resistência até 
1400 Mpa para aços de alta resistência.
Materiais Elétricos – Materiais Condutores
Características e Classificação
 Características Mecânicas Características Mecânicas 
dos Metais: Tensão e Deformação
Limite de Resistência à tração:
Materiais Elétricos – Materiais Condutores
Aulas 7-8
Características e Classificação
 Características Mecânicas Características Mecânicas 
dos Metais: Tensão e Deformação
Ductibilidade: medida do grau de deformação plástica que 
foi suportado até a fratura.
Metal frágil: sofre deformação plástica muito pequena ou 
quase nenhuma até a fratura.
Materiais Elétricos – Materiais Condutores
 Características e Classificação
 Características Mecânicas Características Mecânicas dos Metais: Tensão e 
Deformação
 Ductibilidade:
Alongamento percentual: porcentagem de deformação plástica na fratura:
Redução percentual de área:
Materiais Elétricos – Materiais Condutores
Características e Classificação
 Características Mecânicas Características Mecânicas 
dos Metais: Tensão e Deformação
Ductibilidade:
Indica ao projetista o grau no qual uma estrutura irá se 
deformar plasticamente antes de fraturar.
Materiais Elétricos – Materiais Condutores
Características e Classificação
 Características Mecânicas Características 
Mecânicas dos Metais: Tensão e Deformação
Ductibilidade: Temperatura
Materiais Elétricos – Materiais Condutores
 Características e Classificação
 Características Mecânicas Características Mecânicas dos Metais: Tensão e 
Deformação
 Resiliência
Capacidade de um material absorver energia quando ele é deformado 
elasticamente.
Quando a carga é retirada há a recuperação dessa energia.
Módulo de resiliência, Ur: energia de deformação por unidade de volume 
necessária para tencionar o material até o limite de escoamento.
Cálculo: área sob a curva de um gráfico 
tensão-deformação até o escoamento:
Materiais Elétricos – Materiais Condutores
 Características e Classificação
 Características Mecânicas Características Mecânicas dos Metais: Tensão e 
Deformação
 Tenacidade
Tenacidade à fratura: propriedade indicativa da resistência de um material 
à fratura quando um trinca está presente.
Habilidade de um material absorver energia e se deformar plasticamente 
antes de fraturar.
Mesma unidade de resiliência.
Um material tenaz é resistente e dúctil.
Materiais Elétricos – Materiais Condutores
Ensaios de Desgaste: Macroesclerometria
Materiais Elétricos – Materiais Condutores
Materiais Elétricos – Materiais Condutores
Ensaios de Desgaste: Macroesclerometria
 Descrição: 
A seleção de materiais resistentes ao desgaste abrasivo é de suma importância para o setor
industrial, onde vários erros ocorrem devidos às falhas na adesividade do revestimento em um
determinado equipamento. Esse fato levou ao desenvolvimento de inúmeros equipamentos e
procedimentos de teste que simulassem de maneira aproximada o que ocorre no ambiente
industrial. Dentre esses equipamentos destaca-se o macro-esclerômetro.
Numa experiência esclerométrica, o desgaste abrasivo é estudado através de contatos
elementares supostos independentes. As partículas abrasivas são assemelhadas a penetradores
duros de geometria simples, geralmente opostos a superfícies preparadas metalograficamente.
Estas condições, muito embora idealizadas, permitem a utilização de modelos simples, podendo
contribuir para a compreensão de aspectos fundamentais do processo abrasivo. Tais aspectos
são:
 Determinar os esforços atuantes sobre as diferentes fases constituintes do material;
 A partir de considerações da mecânica do contato, e para cada fase considerada
isoladamente, pode-se determinar: dureza ao risco, tenacidade, energia específica, índice de
fragilidade;
 Estudar a morfologia da deformação nas proximidades do penetrador e determinar: efeito da
geometria do penetrador, fator de perda da matéria e ângulo crítico de ataque.
 Para uma melhor compreensão do processo abrasivo, necessita-se conhecer as forças
atuantes sobre as partículas abrasivas, pois estas através de gráficos ajudam a definir o ponto
exato onde o revestimento de um substrato foi rompido.
Materiais Elétricos – Materiais Condutores
• Macro-esclerômetro (parte 
física)
• 2 motores de passo HT23-397
• 2 drives de controle 3540i
2 fontes 24 e 30 Vdc
• 1 célula de carga
• Módulo de controle e 
aquisição – Spider 8
• Micro computador
Materiais Elétricos – Materiais Condutores
Materiais Elétricos – Materiais Condutores
Materiais Elétricos – Materiais Condutores
Materiais Elétricos – Materiais Condutores
Características e Classificação
 Classificação quanto ao peso específico
Metais leves: peso específico menor que 4g/cm3.
Ex: Al, Mg, Be, Na e Ca
 Metais pesados: peso específico maior ou igual a 4 g/cm3
A) Metais de baixa fusão: ponto de fusão até 1000ºC: Pb, 
Zn, Sb (antimônio), Sn (estanho) 
B) Metais de ponto de fusão médio: 1000ºC até 2000ºC: 
Cu, Fe, Ni e Mn
C) Metais de alto ponto de fusão: maiores que 2000ºC: 
W (Tungstênio), Mo (molibdênio), Ta (tântalo)
Materiais Elétricos – Materiais Condutores
Obtenção e constituição dos metais puros
Materiais Elétricos – Materiais Condutores
Metais: Aglomerado de átomos com caráter metálico em que os 
elétrons da camada de valência fluem livremente
Obtenção e constituição dos metais puros
Materiais Elétricos – Materiais Condutores
Metal puro: metal que não está misturado com nenhum outro 
tipo de metal, nem com impurezas não metálicas, e não 
combinado com outras substâncias. Ou seja constituído por 
átomos de um único elemento metálico.
Liga metálica: combinação de dois ou mais elementos metálicos, 
ou solução sólida, visando formar um outro metal (liga) com 
características e propriedades desejadas.
Obtenção dos metais puros
Quase impossível de serem encontrados na natureza, geralmente 
são obtidos através de processos químicos e eletrolíticos.
Na natureza no estado puro temos os metais nobres: ouro, platina e 
pequenas quantidades de prata e cobre.
A obtenção é um estudo que cabe à metalurgia.
Matérias primas: minérios (ligações do metal com o oxigênio, 
enxofre, sais, ácidos).
Materiais Elétricos – Materiais Condutores
Obtenção dos metais puros
Cada metal possui no estado puro sua própria massa, seu 
ponto de fusão e suas propriedade físicas.
São raramente utilizados por não possuírem características e 
propriedades que atendam às necessidadede sua utilização.
Mesmo após os processos de obtenção, nenhum metal se 
torna 100% puro. Há sempre alguma impureza.
Materiais Elétricos – Materiais Condutores
Obtenção dos metais puros
Materiais Elétricos – Materiais Condutores
Geralmente os metais estão concentrados em jazidas
Geralmente não puros
Metal + impureza = Minério
A partir do minério passa-se por duas fases distintas: 
mineração e metalurgia
Mineração: colheita do minérios que pode ser a céu aberto 
ou subterrânea
Obtenção dos metais puros
Materiais Elétricos – Materiais Condutores
Mineração: colheita do minérios que pode ser a céu aberto ou 
subterrânea
Após mineração: separação dos minérios utilizáveis e 
eliminação de impurezas (areia, argila, organismos, etc)
Purificação do minério pode ser feita por processos mecânicos 
ou processos químicos
Obtenção dos metais puros
Processo mecânicos: classificação, levigação (impurezas 
flutuam), flotação (impurezas afundam), lavagem, etc. A 
calcinação é um processo químico para eliminação de 
substâncias voláteis.
Materiais Elétricos – Materiais Condutores
Processo de 
Flotação
Obtenção dos metais puros
A metalurgia tem por finalidade obter o metal puro: redução, 
precipitação química ou eletrólise.
Materiais Elétricos – Materiais Condutores
Obtenção dos metais puros: Cobre
 Principais minérios: CuFeS2, Cu2S, Cu3FeS3, Cu2O e CuCO3.Cu(OH)2.
 Porcentagem de cobre: 3,5 a 0,5%
 Principais jazidas: Congo, Estados Unidos da América, Austrália, 
Espanha, Suécia, Noruega e Chile
Materiais Elétricos – Materiais Condutores
Obtenção dos metais puros: Cobre
Obtenção:
Processo Seco: eliminação parcial do enxofre
Redução em fornos de fusão através do carbono e aditivos 
ácidos que irão absorver o ferro.
Obtenção de dois líquidos de peso específico diferente: um 
concentrado (na parte superior) e um composto de cobre ( na 
parte de baixo) que contém 45% desse metal.
Reação química:
𝟐 𝟐 𝟐
Materiais Elétricos – Materiais Condutores
Obtenção dos metais puros: Cobre
Obtenção:
Por via úmida: aplicada em minérios pobres em cobre 
Processo eletrolítico: 90% de todo cobre obtido 
mundialmente.
Aplica-se ao minério uma solução de enxofre obtendo uma 
solução de sulfato de cobre.
Posteriormente o cobre é deslocado pela ação do ferro.
Materiais Elétricos – Materiais Condutores
Obtenção dos metais puros: Cobre
 Purificação:
Para fins elétricos o cobre tem que atingir pureza de 99,9%.
Cobre com 94 a 97% de pureza é fundido com certos aditivos.
 Esse cobre é transformado em placas anódicas e inserido num
processo eletrolítico. O catodo é formado de chapas de cobre e
o eletrólito de uma solução de sulfato de cobre com acidificação
por enxofre.
Assim todo cobre do anodo se transfere para o catodo ficando as
impurezas (Fe, Co, Zn)
 Restrição: Cobre obtido por esse processo não pode ser
laminado necessário a utilização de sua fusão (formação de
lingotes)
Materiais Elétricos – Materiais Condutores
Obtenção dos metais puros: Alumínio
 Principais minérios: bauxita (Al2O3 . H2O) e hidróxido de alumínio 
[AlO(OH)].
 Frequentemente está misturado com impurezas como o ferro.
 Jazidas relativamente grandes (Brasil): 7% de toda a crosta terrestre 
é alumínio
 Apresenta oxidação rápida: grande afinidade com o oxigênio.
Materiais Elétricos – Materiais Condutores
Obtenção dos metais puros: Alumínio
Obtenção: partindo-se do óxido de alumínio puro (Al2O3)
Processo de Bayer: a bauxita, tratada termicamente e finamente 
moída, é colocada numa solução concentrada de sódio sob 
pressão e a uma temperatura de 160 a 170ºC.
Assim o alumínio do minério se transforma em aluminato de 
sódio, eliminando o ferro e outros aditivos como a lama.
Realiza-se uma filtragem, sendo depois a solução de aluminado 
misturada com hidróxido de alumínio puro cristalizado.
Alumínio dissolvido se separa na forma e Al(OH)2
Após tratamento térmico resulta em Al2O3 puro.
Materiais Elétricos – Materiais Condutores
Obtenção dos metais puros: Alumínio
Obtenção:
O óxido de alumínio é dissolvido a 950ºC em fluorito de 
alumínio e sódio (Na3AlF6)
Processo eletrolítico: anodo é um eletrodo de carbono e 
catodo é a cuba de aço revestida com carbono 
internamente.
O alumínio que se deposita no catodo é pouco mais 
pesado que eletrólito em fusão.
Materiais Elétricos – Materiais Condutores
Materiais Condutores: 
Constituição dos Metais Puros
Materiais Elétricos – Materiais Condutores
Constituição dos Metais Puros
Constituição cristalina:
Disposição de átomos: a) afastamento interatômicos
b) forma geométrica
Materiais Elétricos – Materiais Condutores
Estrutura cristalina Estrutura amorfa
Materiais Elétricos – Materiais Condutores
Constituição dos Metais Puros
Representação da estrutura cristalina: através dos núcleos 
atômicos:
Estruturas Cristalinas: formadas por unidades básicas e repetitivas denominadas 
células unitárias.
Célula Unitária: menor arranjo de átomos que pode representar um sólido 
cristalino.
Constituição dos Metais Puros
Existem 7 sistemas cristalinos básicos:
formas das células unitárias
Materiais Elétricos – Materiais Condutores
Constituição dos Metais Puros
Maioria dos elementos metálicos (90%) cristaliza-se com 
estruturas altamente densas:
Cúbica de Corpo Centrado: 
Materiais Elétricos – Materiais Condutores
Constituição dos Metais Puros
Cúbica de face Centrada:
Hexagonal Compacta:
 Questão 01: Os materiais classificados como metais possuem características específicas que os 
diferenciam de outros tipos de materiais. Cite e descreva cada uma dessas características.
 Questão 02: Sabe-se que os metais dificilmente são encontrados de forma pura na natureza. 
Sendo assim, descreva o processo de obtenção de níquel e do tungstênio.
 Questão 03: Sobre o processo de obtenção dos metais assinale a alternativa correta:
a) Denomina-se como metal puro o metal que não está misturado com nenhum outro tipo de 
metal, nem com impurezas não metálicas, e não está combinado com outras substâncias. 
Sendo assim, nenhum tipo de metal puro pode ser encontrado na natureza.
b) Grande parte dos metais são encontrados como materiais não puros, misturados a alguma 
impureza (minérios). Devido a isso, após o processo obtenção ainda devem passar por um 
processo de purificação. Contudo mesmo após todo o processo nenhum desses metais se torna 
100% puro.
c) O alumínio, encontrado frequentemente misturado com impurezas como o cobre e outros 
aditivos, se caracteriza por uma grande afinidade com o oxigênio.
d) O processo eletrolítico de obtenção do cobre pode ser classificado como um processo seco no 
qual acontece a eliminação parcial do enxofre.
Materiais Elétricos – Materiais Condutores
Materiais Elétricos – Materiais Condutores
Constituição dos Metais Puros
Sistema de Ligação Atômica dos Metais
Formação de um átomo: prótons, nêutrons e elétrons
Fonte: infoescola.com
Materiais Elétricos – Materiais Condutores
Constituição dos Metais Puros
Sistema de Ligação Atômica dos Metais
Tipos de Ligação:
Ligação iônica: ligação entre um átomo com número de elétrons 
superior a quatro com outro átomo com número de elétrons inferior a 
quatro na camada de valência.
Materiais Elétricos – Materiais Condutores
Tipos de Ligação:
Ligação atômica: Ligação entre dois elementos eletronegativos.
Ligação metálica: ligação entre dois elementos metálicos: tendem a 
perder ou a ligar os elétrons da camada de valência.
Materiais Elétricos – Materiais Condutores
Tipos de Ligação:
Materiais Elétricos – Materiais Condutores
Constituição dos Metais Puros
Sistema de Ligação Atômica dosMetais
Nuvem de elétrons: 
Facilidade de 
movimentação Condutividade eletrônica
Ligação metálica: 
ligação entre dois 
elementos metálicos: 
tendem a perder ou a 
ligar os elétrons da 
camada de valência.
Materiais Elétricos – Materiais Condutores
Constituição dos Metais Puros
 Processo e Curvas de Resfriamento
Calor de fusão: energia necessária para a fusão de um metal.
Curvas de aquecimento e esfriamento de chumbo puro:
Materiais Elétricos – Materiais Condutores
Constituição dos Metais Puros
 Processo e Curvas de Resfriamento
Formação e crescimento dos cristais
Gérmens cristalinos: o cristal se forma no processo de esfriamento de 
uma metal em fusão (átomos com distâncias definitivas entre si)
Crescimento: ação de forças entre os cristais – átomos vão 
ocupando seus lugares na grade cristalina.
Nem sempre acontece de forma regular
Velocidade de cristalização: eleva-se com um esfriamento mais 
rápido.
Velocidade de 
cristalização maior Estrutura cristalina mais fina
Materiais Elétricos – Materiais Condutores
Modificações estruturais
Alotropia: certos metais modificam seu reticulado cristalino de 
acordo com a variação da temperatura.
Mudança ou rearranjo na estrutura cristalina decorrente de 
aquecimento ou resfriamento.
Novo esfriamento: 
mudança de posição do átomo
Materiais Elétricos – Materiais Condutores
Modificações estruturais
Curva de esfriamento
de ferro puro:
Ponto de solidificação 
do ferro: 1528ºC
Materiais Elétricos – Materiais Condutores
Constituição dos Metais Puros
 Modificações estruturais
Curva de aquecimento
de ferro puro:
Materiais Elétricos – Materiais Condutores
Constituição dos Metais Puros
 Anisotropia Cristalina
Características elétricas, mecânicas e outros variam de acordo com o eixo 
cristalino em que são medidas. 
As propriedades físicas dependem da direção cristalográfica na qual as 
medições são tomadas.
Escolha do material elétrico está condicionada à escolha do correto ângulo de 
aplicação dos esforços.
<110>
<100>
<111><100> para as faces
<110> para as diagonais das faces
<111> para a diagonal do cubo
Materiais Elétricos – Materiais Condutores
Constituição dos Metais Puros
 Anisotropia Cristalina
Valores de resistência à tração em função da posição cristalina
Posição Cristalina Resistência à tração [N/mm2]
Na aresta 1.46
Na diagonal de superfície 2,01
Na diagonal interna 3,50
Materiais Elétricos – Materiais Condutores
Constituição dos Metais Puros
 Processo de Solidificação e Ligas Duplas:
Ligas Duplas: são formadas quando dois ou mais metais se 
misturam e se ligam estruturalmente, permanecendo assim 
quando solidificam.
Esse fenômeno ocorre quando as ligas estão no estado líquido ou 
no de fusão.
Materiais Elétricos – Materiais Condutores
Constituição dos Metais Puros
 Processo de Solidificação e Ligas Duplas
Formação Eutética:
 Ocorre quando dois metais, no estado de fusão, são totalmente 
misturáveis entre si formando uma liga plena. Contudo, quando
se solidificam se separam 
novamente.
Materiais Elétricos – Materiais Condutores
Constituição dos Metais Puros
 Processo de Solidificação e Ligas Duplas
Estrutura cristalina mista
Solução Sólida
Participam diferentes tipos de átomos na construção da estrutura 
cristalina.
Metais com mesma grade cristalina e que não apresentem sensíveis 
diferenças nas distâncias interatômicas.
Materiais Elétricos – Materiais Condutores
Constituição dos Metais Puros
 Principais Defeitos na Solidificação:
Bolhas e poros: absorção de grande quantidade gás (oxigênio, nitrogênio, gás 
carbono). Quanto mais rápidos os processos de esfriamento e a solidificação 
das paredes externas da peça fundida maior a probabilidade de absorção.
Materiais Elétricos – Materiais Condutores
Constituição dos Metais Puros
 Principais Defeitos na Solidificação:
Fissuras: provocadas por um esfriamento rápido ou pela presença de 
quantidades significativas de materiais que não combinam com o material.
Materiais Elétricos – Materiais Condutores
Constituição dos Metais Puros
 Principais Defeitos na Solidificação:
Impurezas: podem ser provenientes de transformações do próprio metal
Durante a solidificação formam-se 
fases sólidas com densidades 
muito diferentes. Durante a 
solidificação em ferros fundidos 
nodulares, forma-se primeiro a 
grafita (baixa densidade) no metal 
líquido (maior densidade).
Questão 01: Alguns metais tem sua estrutura cristalina modificada quando passam 
por um novo esfriamento. O que ocorre nestes casos? Explique o que ocorre com o 
ferro quando este passo por novo processo de esfriamento.
Questão 02: Por que se diz que uma liga tem uma formação eutética?
Questão 03: Quais são os principais defeitos que podem surgir no processo de 
solidificação? Cite formas diferentes de se combater esses defeitos.
Materiais Elétricos – Materiais Condutores
Materiais com Elevada Condutividade
 Cobre e suas ligas:
Posição de destaque entre os metais condutores
Pequena resistividade
Características mecânicas favoráveis
Baixa oxidação para a maioria das aplicações
Fácil deformação a frio e a quente
Materiais Elétricos – Materiais Condutores
Fonte: 
http://www.industriahoje.com.br
Materiais com Elevada Condutividade:
 Cobre e suas ligas:
O cobre possui cor avermelhada características o que o 
diferencia de outros metais que geralmente são cinzentos (exceto 
ouro).
O valor da condutividade é proporcional ao grau de pureza do 
cobre: 61 m/Ωmm2 (obtido em ambiente sem oxigênio).
Materiais Elétricos – Materiais Condutores
 Condutividade elétrica do cobre é influenciada na presença de 
impurezas, mesmo em pequenas quantidades: P,As,Al,Fe,Sb e Sn.
Materiais Elétricos – Materiais Condutores
Liga Condutividade em relação ao cobre [%]
Cu +Cd 95
Bronze
Bl 0,1%
Mn, o resto de Cu
82
Cu>60%
0,8Cd+0,6Sn 50-55
Latão
30 Zn 25
Materiais com Elevada Condutividade:
 Cobre e suas ligas:
O cobre resiste bem à ação da água, de fumaças, de sulfatos e 
de carbonatos.
Carbonato de cobre é especialmente importante na proteção do 
cobre perante condições do ambiente.
É atacado pelo oxigênio do ar, e em presença deste, ácidos e 
amoníacos podem corroer o cobre: 
Remoção do óxido de cobre: quimicamente pela aplicação de 
ácidos como clorofórmio ( não precisa de limpeza posterior e evita 
corrosão posterior)
Materiais Elétricos – Materiais Condutores
Materiais com Elevada Condutividade:
 Cobre e suas ligas:
Aplicações do cobre: encruado ou duro
Usado em casos em que se exige elevada dureza, resistência à 
tração e pequeno desgaste:
Redes aéreas de cabo nu em tração elétrica particularmente 
para:
Fios telefônicos
Peças de contado
Anéis coletores
Materiais Elétricos – Materiais Condutores
Aplicações: Estes cabos são indicados 
para instalações aéreas, aéreas 
espinadas ou subterrâneas em linhas 
de dutos.
Características: Cabo constituído por 
condutores de cobre nu, condutor 
de aço cobreado ou cobre 
estanhado, maciço, com isolação em 
termoplástico, reunidos e núcleo 
protegido por uma capa APL na cor 
preta
http://www.abenpar.com.br
Materiais Elétricos – Materiais Condutores
Materiais com Elevada Condutividade:
 Cobre e suas ligas:
Aplicações do cobre: mole ou recozido
Enrolamentos
Barramentos
Cabos isolados
Materiais Elétricos – Materiais Condutores
Casos intermediários precisam ser devidamente 
especificados
 O barramento de cobre para painel elétrico é um 
produto de cobre eletrolítico. 
 O cobre é um dos principais condutores elétricos, 
com isso é utilizado nos painéis para a realização de 
neutros, terras e fases. Utilizandoo melhor cobre 
eletrolítico do mercado e seguindo as normas 
vigentes, NBR 5410, NBR 6524 e NBR 5111.
 O barramento elétrico para painel elétrico é 
imprescindível. A instalação e manutenção são de 
grande facilidade, pois as conexões entre as peças 
do barramento são realizadas através de parafusos.
Fonte: http://www.mceig.com.br
Materiais Elétricos – Materiais Condutores
Materiais com Elevada Condutividade:
 Ligas de cobre:
A escolha da liga deve levar em consideração características elétricas, 
mecânicas e também fatores econômicos:
Bronzes (cobre e estanho): 
Suportam adições, mais ou menos importantes de chumbo, de zinco e às vezes 
de níquel.
Resistente ao desgaste por atrito
Fácil usinagem
São ligas elásticas
Materiais Elétricos – Materiais Condutores
Materiais com Elevada Condutividade:
 Ligas de cobre:
Latões (cobre e zinco com adição de chumbo ou alumínio):
Latões comuns não são aconselháveis quando forem 
aplicados em ambientes com problemas de corrosão.
Latões de alta resistência possuem excelentes propriedades 
mecânicas e notável resistência à corrosão.
Materiais Elétricos – Materiais Condutores
Materiais com Elevada Condutividade:
 Cobre e suas ligas:
O Cobre é o segundo metal mais usado na eletricidade
Nos últimos tempos há uma preocupação permanente em 
substituí-lo pelo alumínio por motivos econômicos.
 Considerando a substituição em condutores, mesmo que 
haja a necessidade de utilizar condutores de alumínio com 
diâmetro maior o fio de alumínio ainda tem metade do peso 
do de cobre.
Instalações elétricas de aviões.
Materiais Elétricos – Materiais Condutores
Materiais com Elevada Condutividade:
 Alumínio e suas ligas:
De forma geral apresenta uma oxidação extremamente rápida. 
Nesse processo forma-se uma película fina de óxido de 
alumínio que tem a propriedade de evitar o avanço do 
processo de oxidação.
Essa película protetora apresenta uma tensão de ruptura de 100 
a 300 V, o que dificulta a soldagem do alumínio: utilização de 
pasta especiais.
Materiais Elétricos – Materiais Condutores
Materiais com Elevada Condutividade:
 Alumínio e suas ligas:
Alumínio puro: aplicado onde solicitações mecânicas são 
pequenas
Cabos isolados
Capacitores
Materiais Elétricos – Materiais Condutores
Cabos Empacotados Aéreos 11kv 33kv 
cabo abc sobrecarga
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Materiais com Elevada Condutividade:
 Alumínio e suas ligas:
Principais ligas de alumínio aplicadas em processos ou 
equipamentos elétricos: associação do alumínio com Cu, Mg, 
Mn e Si.
Com exceção da liga formada com silício constituem 
sistemas cristalinos mistos, sensivelmente dependentes das 
condições de temperatura em que a liga é processada.
Materiais Elétricos – Materiais Condutores
Materiais com Elevada Condutividade:
 Alumínio e suas ligas:
 Aplicações em eletrotécnica: peso específico pequeno
Redução de peso de equipamentos portáteis.
Partes de equipamentos elétricos em movimento, promovendo redução 
de massa, da energia cinética e do desgaste por atrito
 Peças sujeitas a transporte: facilitação do transporte e da montagem.
Estruturas de suporte de materiais elétricos
Cabos: redução de peso e consequente necessidade de estruturas de 
sustentação mais leves.
A liga de alumínio com manganês é aplicada em locais com grande 
probabilidade de corrosão.
Materiais Elétricos – Materiais Condutores
Materiais com Elevada Condutividade:
Outros metais condutores:
Chumbo (Pb)
Estanho (Sn)
Prata (Ag)
Ouro(Au)
Platina (Pt)
Mercúrio (Hg)
Zinco (Zn)
Cádmio (Cd)
Materiais Elétricos – Materiais Condutores
Níquel (Ni)
Cromo (Cr)
 Tungstênio (W)
Ferro (Fe)
Ligas metálicas resistivas:
Ligas para fins térmicos e de aquecimento:
Estufas
Chuveiro: o nicromo (15%-25% Cr, 19-80% Ni,) sendo o 
restante Fe)
Ligas para fins de medição.
Ligas para fins de regulação.
Materiais Elétricos – Materiais Condutores
 Ligas metálicas resistivas:
Ligas de aquecimento:
Precisam ter uma elevada estabilidade térmica
Possui uma temperatura máxima de serviço, que não pode ser ultrapassada, 
referida ao ambiente de serviço, geralmente em contato com o ar.
Podem romper-se se houver frequentes aquecimentos e resfriamentos, ou 
frequentes ligações e desligamentos da rede elétrica.
Exemplos: 
• Ligas de Níquel-Cromo: elevada resistividade, elevada resistência 
mecânica a frio e a quente e elevada estabilidade térmica.
• Ligas com teor de ferro de até 20% - fornos elétricos
Materiais Elétricos – Materiais Condutores
 Ligas resistivas:
 Ligas para fins de medição:
Resistores para instrumentos de precisão: 
Coeficiente de temperatura máximo de 2,5x10-6 ºC.
 Pequena tensão de contato com relação ao cobre.
Resistência praticamente constante.
Se tais ligas sofrerem deformação a frio isso pode ocasionar “envelhecimento”.
Processo de envelhecimento artificial: estabiliza o material através de um 
tratamento térmico controlado que elimina tensões internar, estabiliza e 
homogeneíza os cristais.
 Exemplos:
• Ligas de níquel-cromo : elevada resistividade e baixo coeficiente de temperatura : Nichrome V.
• Ligas de ferro-níquel: custo menor que a anterior, menor resistividade e menor resistência à 
corrosão: Nilvar
Materiais Elétricos – Materiais Condutores
Ligas metálicas resistivas:
 Ligas para fins de regulação: 
Fabricação de reostatos;
Resistências de aquecimento para fornos
Aquecedores
Aparelhos de laboratório.
Exemplos: 
• Ligas ternária de ferro, níquel e cromo: elevada resistividade, pequena 
variação da resistividade com a temperatura, grande resistência química e 
propriedade mecânicas capazes de permitirem um funcionamento 
prolongado a alta temperatura sem deformação excessiva.
Materiais Elétricos – Materiais Condutores
 Ligas metálicas resistivas:
 Ligas para fins de regulação:
Fios resistentes normalmente revestidos de uma película 
impermeável e isolante de óxido, a qual permite bobinar 
resistências com as espiras encostadas: desde que a diferença 
de potencial entre os pontos vizinhos não exceda 2V. 
Materiais Elétricos – Materiais Condutores
Ligas com elevada resistividade:
 Ligas habitualmente empregadas:
 Liga A (12Ni + 12Cr + 76Fe): Aplicada em resistência de 
aquecimento à temperatura moderada e reostatos de 
aquecimento de motores
Liga B (36Ni + 11Cr + 53Fe): Aplicada em resistências de 
aquecimento à temperatura moderada. Aquecimento 
doméstico, reostatos de motores de tração.
 Liga C (48Ni + 22Cr + 30Fe) : fabricação de radiadores, fornos de 
tratamento a altas temperaturas e em aparelhos de medida
Liga D (60Ni + 15Cr + 25Fe): mesmas aplicações da liga C.
Ligas E (80Ni + 20Cr): radiadores luminosos, fornos de tratamento 
a altas temperaturas, aparelhos de laboratório e resistências de 
medidas.
Materiais Elétricos – Materiais Condutores
Carbono e Grafite (C):
Quando cristalizado no sistema cúbico, o diamante não é 
condutor de eletricidade
Outras variedades de diamantes, que são mais ou menos 
negras, adquirem esta propriedade quando submetidas a 
uma temperatura adequada.
São classificadas em grafites e carbonos amorfos.
Materiais Elétricos – Materiais Condutores
Grafite: existe em estado natural
Muito mais densa
Melhor condutora de eletricidade
Oleosa
Menos sensível aos agentes químicos que os carbonos amorfos
Materiais Elétricos – Materiais Condutores
 O grafite ou o composto grafite + metais em aplicações 
elétricas, apresentam algumas características que os 
diferenciam dos demais compostos normalmente 
utilizados para o mesmo fim. Algumas delas são:
 Alto ponto de fusão, evitando que os contatos se fundam, 
mesmo sob efeito doarco elétrico;
 Alto coeficiente de transmissão de calor, 
consequentemente, os arcos e faíscas são apagados 
rapidamente;
 Alta resistência à oxidação.
 Entre as aplicações elétricas de grafite, a principal é a 
escova de carvão. As escovas de carvão constituem 
uma das partes mais importantes e sensíveis de uma 
máquina elétrica, um gerador, motor C.C ou C.A, 
conversor rotativo, etc. O seu desempenho é 
imediatamente refletido na eficácia das máquinas que à 
emprega.
 Portanto, a correta especificação das escovas é de vital 
importância. Para que isto efetivamente ocorra, 
solicitamos informar, além dos dimensionais das escovas, 
outros dados como: local de utilização, tipo de máquina, 
características do trabalho (corrente real de trabalho, 
tensão, rotação), diâmetro e largura dos anéis e 
comutador, etc.
Grafite (C):
Materiais Elétricos – Materiais Condutores
http://www.graficel.com.br
 Comparação das principais propriedade de algumas variedades 
mais recorrentes de carbono:
Materiais Elétricos – Materiais Condutores
Resistividade
𝝁Ω. 𝒄𝒎 Densidade
Carbono amorfo 3200 a 6500 1,98 – 2,10
Carbono
Eletrografítico 800 a 1200 2,20 – 2,24
Grafite natural 50 a 400 2,25
Carvão: carbonos amorfos aglomerados e que não constituem 
grafite natural ou artificial.
 Aplicações na eletrotécnica:
Elementos de resistência
Resistência fixa elevada
Eletrodos para fornos de arco
Escovas para motores elétricos
Materiais Elétricos – Materiais Condutores
• Transmissão de corrente em 
muitas aplicações industriais.
• Podem ser utilizadas tanto na 
indústria de papéis e plásticos, 
hidrelétricas, ¯ usinas termo 
elétricas bem como em 
siderúrgicas e fábricas de 
cimento, bem como em 
empilhadeiras elétricas. 
• Fornecem boa condutividade 
elétrica e térmica, alta 
resistência à alta temperatura e 
longa vida útil.
Materiais Elétricos –
Materiais Supercondutores
Materiais Elétricos – Materiais Supercondutores
 Supercondutor é um condutor ôhmico de resistividade nula, ou, de 
condutividade infinita.
 Campo magnético dentro do material é zero (B=0).
Normal Supercondutor
Materiais Elétricos: 
Isolantes
 Condutividade elétrica ~10-01 e 10-16 (Ωm)-1
 Densidade de portadores de cargas livres é muito pequena.
 Portadores de carga nem sempre são das bandas de valência e 
condução (impurezas – transporte iônico).
 Aplicação típica: capacitor de placas paralelas.
Materiais Elétricos - Isolantes
 Dielétricos e suas propriedades elétricas
Dielétricos ou materiais isolantes: oferecem uma considerável resistência 
à passagem de corrente.
Esse comportamento é baseado em propriedades físicas:
 Polarização do Dielétrico:
Polarização de suas partículas elementares quando sujeitas à ação de um 
campo elétrico.
Polarização: deslocamento reversível dos centros das cargas positivas e 
negativas na direção do campo elétrico externo aplicado.
Materiais Elétricos – Isolantes
Polarização de um dielétrico
 Polarização do Dielétrico:
 Fechando S se aplica V em C, (não imediatamente) e os elétrons
movem-se do terminal -V para a placa inferior, induzindo carga
positiva no terminal superior.
 A corrente inicial, estabelece uma diferença de potencial entre as
placas do capacitor: inicialmente existe um regime transitório e logo
depois se estabelece um regime estacionário com corrente nula.
Materiais Elétricos – Isolantes
Materiais Elétricos – Isolantes
Polarização do Dielétrico:
 Polarização do Dielétrico:
Capacitor de Placas Paralelas
Materiais Elétricos – Isolantes
 Capacitores e Dielétricos
 Observação empírica:
 Inserindo um material isolante (não condutor), entre as placas de um capacitor, o valor da
capacitância MUDA.
 Definição: A constante dielétrica de um material é a relação entre a capacitância com e
sem material (vácuo)
 κ possui valor sempre > 1 (e.g., vidro = 5.6; água = 78)
 Para aumentar a capacitância utilizam-se materiais isolantes com grande valor de
capacitância κ, permitindo o armazenamento de maior quantidade de energia para um
dado volume.
Materiais Elétricos – Isolantes
Materiais Elétricos – Isolantes
Materiais Elétricos – Isolantes
Materiais Elétricos – Isolantes
Materiais Elétricos – Isolantes
Processo de Polarização
Suscetibilidade dielétrica: 
medida de quão facilmente ele se 
polariza em resposta a um campo 
elétrico.
Materiais Elétricos – Isolantes
 Características de um Dielétrico:
 Constante dielétrica: A constante dielétrica de um material é a relação entre a
capacitância com e sem material (vácuo).
 Fator de perdas dielétricas: polarização com elevação da temperatura resultado no
consumo de energia.
 Volume reduzido de cargas livres: aparecimento de uma corrente através da seção
transversal do isolante quando uma determinada tensão é aplicada.
 Rigidez dielétrica: É o valor máximo alcançado pelo campo elétrico tolerado pelo
material por cm sem que haja uma ruptura.
 Resistência superficial de descarga: No caso dos isolantes sólidos de muito grande
resistividade, a resistência através da sua massa é também elevada, sendo muito
pequena a corrente que os atravessa. Ora acontece que, pela acumulação de poeira
e umidade na superfície das peças isoladoras, se forma um novo caminho para a
passagem da corrente elétrica, o qual se diz ser superficial.
 Limite de solicitação elétrica: característica de cada material; caso seja ultrapassado
ocorre uma modificação geralmente irreversível no material afetando suas
propriedades isolantes.
Ruptura dielétrica
Deformação permanente
Modificação estrutural.
Materiais Elétricos – Materiais Isolantes
 Polarização do Dielétrico:
 Pode ocorrer de duas formas:
 Isolante constituído por átomos que não apresentam momento dipolar : 
Materiais Elétricos – Materiais Isolantes
Deslocamento dos 
núcleos das cargas 
positivas e 
negativas
Maior quanto mais 
elevada a 
intensidade do 
campo
Sem campo 
externo
Átomos voltam à 
sua posição original: 
polarização 
desaparece
Duas cargas pontuais de modulo q e sinais opostos, separados entre si de uma
distância s (eixo do dipolo), constituem um dipolo elétrico. O momento desse
dipolo, , é uma grandeza vetorial de módulo qs, com a direção da reta que une
as duas cargas e sentido da carga negativa para a positiva
 Polarização do dielétrico:
 Dielétrico constituído de partículas elementares (elétrons, prótons,...) 
que são dipolos, isto é, dotados de carga positiva e negativa:
Materiais Elétricos – Isolantes
Sem campo 
externo
Dependendo da 
estrutura do dielétrico 
uma polarização pode 
acontecer
Campo externo 
orienta as partículas 
Maior quanto mais 
elevada a 
intensidade do 
campo
A maioria dos dielétricos 
apresentam variação 
linear entre polarização e 
ação do campo externo, 
exceto quando há 
saturação
 Consequência: qualquer isolante que se localiza entre duas partes
condutoras entre as quais existe uma diferença de potencial pode ser
encarado como um capacitor, com determinada capacitância.
C= capacitância
U = tensão aplicada
Q= carga
Constante dielétrica: ou permissividade relativa
𝟎
Q0= carga do capacitor quando o dielétrico é o vácuo.
𝟎 𝟎
Materiais Elétricos – Isolantes
Materiais Elétricos – Isolantes 
Para um valor constante de tensão:
K ou 𝑪
𝑪𝟎
Suscetibilidade dielétrica: medida de quão facilmente ele se polariza em resposta a 
um campo elétrico S
E= campo elétrico
J = grau de polarização
Relacionando as variáveis , e depois de diversas transformações físicas
 Formas fundamentais de polarização
 Polarização eletrônica: deslocamento dos elétrons ligados ao núcleo de um 
átomo pela ação deum campo elétrico externo.
 Deslocamento do centro de gravidade das cargas positivas e negativas: 
dipolo
 Tempo necessário: 10-13 a 10-15 (Desprezível)
 𝑬 - capacidade de polarização , grandeza independente da temperatura
 Nível de polarização da partícula reduz-se com o aumento da temperatura: 
dilatação do corpo que reduz o número de partículas por volume
 Apresenta característica reversível e independente de perdas de energia
Materiais Elétricos – Isolantes
Constante dielétrica: polarização eletrônica pura
𝟐
𝟐 𝑬 𝑴
n é o número de partículas por unidade de volume (cm3)
M é o peso molecular
é a densidade da matéria
N é a constante de Lorschmidt
𝑬 a capacidade de polarização
𝑴 é o índice de refração molecular (correlação entre eletrotécnica e
óptica)
Materiais Elétricos – Materiais Isolantes
 Polarização Iônica: características dos sólidos cujas partículas são íons
 Baseia-se no deslocamento dos íons.
 𝑰 capacidade de polarização: eleva-se com elevação da temperatura
Constante dielétrica: varia no mesmo sentido que a temperatura
Com a dilatação do corpo aumenta-se a distância entre os íons 
diminuindo as forças atuantes entre eles.
 Tempo de atuação: 10-13
 Pequena elevação de temperatura devido às perdas joulicas. 
Materiais Elétricos – Isolantes
 Polarização Dipolar: rotação do dipolo de acordo com o campo externo
aplicado.
 Aplica-se a partículas que apresentam característica dipolar
Cada dipolo ordena-se no estado livre
Com a ação do campo elétrico externo esses dipolos ordenam-se de 
acordo com a orientação deste em porcentagem maior ou menor
As forças moleculares de orientação e posicionamento natural dos dipolos 
diminuem com o aumento da temperatura (dilatação do corpo) elevando 
a polarização dipolar.
Elevação de temperatura leva a uma maior agitação das partículas
Depende de qual efeito será mais forte.
Tempo de ação: superior aos demais
Dielétricos líquidos e sólidos: resistência à polarização dipolar é muito 
grande (pode não se completar) 
Polarização dipolar decresce com o aumento da frequência elétrica ( 
orientação do campo se modifica em pequenos intervalos de tempo)
Materiais Elétricos – Isolantes
Polarização Dipolar: rotação do dipolo de acordo com o campo externo aplicado
Materiais Elétricos – Isolantes
Dipolo instantâneo: elétrons concentram-
se mais em uma região, produzindo uma
diferença de eletronegatividade
temporária.
 Polarização estrutural: 
 Acontece em corpos com estruturas moleculares mais complexas, 
como corpos amorfos e sólidos cristalinos polares (vidro).
Orientação das estruturas complexas do material perante a ação 
de um campo externo.
 Deslocamento de íons, dipolos com aquecimento devido às 
perdas joulicas. 
Comporta-se como a polarização dipolar em relação à 
temperatura.
Materiais Elétricos – Isolantes
 Polarização espontânea: 
 Depende da temperatura e da intensidade do campo elétrico.
 Provoca perdas joulicas e elevação de temperatura .
Mecanismo não bem definido: certas áreas polarizadas de uma 
estrutura sem a ação de campos elétricos (momentos estatisticamente 
distribuídos) orientam-se de acordo com um campo elétrico aplicado .
Materiais Elétricos – Isolantes
 Classificação dos dielétricos segundo o tipo de polarização
 Dielétricos reais sofrem variados tipos de polarização devido à mistura de 
matérias primas com diferentes características moleculares.
O circuito apresentado na figura pode representar um circuito 
equivalente de um isolante com estrutura complexa ( ação de diversos 
tipos de polarização quando há aplicação de um campo elétrico).
C0 representa capacitância no vácuo do material
C e Q – capacitância e carga devidos à polarização (eletrônica, iônica, 
dipolar ou estrutural)
 r – resistores equivalentes para as perdas respectivas à cada tipo de 
polarização
 R – resistência transversal: dificuldade oferecida à passagem da corrente
Materiais Elétricos – Isolantes
Materiais Elétricos – Materiais Isolantes
 Classificação dos dielétricos segundo o tipo de polarização:
Grupo dos dielétricos com predominância da polarização eletrônica: 
materiais amorfos e cristalinos sólidos, cujas moléculas apresentam ausência 
ou fraco momento dipolar
Parafina, enxofre, polistirol
Líquidos e gases: benzol e hidrogênio
Grupo dos dielétricos onde se encontram a polarização eletrônica e iônica: 
isolantes cristalinos com carga iônica compacta:
Quartzo, sal, mica e o óxido de alumínio
Grupo dos dielétricos que se caracterizam por uma polarização eletrônica e 
de estrutural:
Alguns apresentam polarização iônica
Dielétricos orgânicos (celulose, resinas sintéticas, termofixas)
vidros e isolantes cristalinos (porcelana e mica)
Materiais Elétricos – Materiais Isolantes
 Classificação dos dielétricos segundo o tipo de polarização
Grupo dos dielétricos com polarização eletrônica e dipolar:
askarel, óleo de rícino (produtos líquidos ou pastosos)
Grupo dos dielétricos com polarização eletrônica: 
Sal de seignette
Metatitanato de bário.
 Propriedades de materiais Isolantes:
 Essas propriedades variam seu valor numérico de acordo com as 
condições físicas de seu uso (temperatura, umidade, tensão elétrica 
aplicada).
Constante Dielétrica: gases, líquidos e sólidos
Condutividade Elétrica Transversal dos isolantes
Condutividade Superficial dos isolantes sólidos
Materiais Elétricos – Materiais Isolantes
 Propriedades de materiais Isolantes:
 Essas propriedades variam seu valor numérico de acordo com as 
condições físicas de seu uso (temperatura, umidade, tensão elétrica 
aplicada).
Constante Dielétrica:
Gases
Varia de acordo com a polarização: apresentam um polarização 
eletrônica ou uma combinação de polarização eletrônica e dipolar.
Gases polares: predomina a polarização eletrônica
Polarização pequena: afastamento intermolecular bastante grande
Constante dielétrica praticamente igual 1.
Constante dielétrica tanto maior quanto maior o raio molecular
Materiais Elétricos – Materiais Isolantes
Constante Dielétrica:
Gases:
Materiais Elétricos – Materiais Isolantes
Gás Constante Dielétrica 𝜺
Raio da Molécula 
[cm] Polarização
Hélio 1,000072 1,12 . 10-8 Não polar
Oxigênio 1,000027 1,35 . 10-8 Não polar
Hidrogênio 1,00055 1,82 . 10-8 Fracamente polar
Argônio 1,00056 1,83 . 10
-8
Não polar
Gás Carbônico 1,00096 2,3 . 10-8 Polar
Constante Dielétrica:
Gases
Variação com a temperatura e a pressão: mudança do número de 
moléculas por unidade de volume
A influência da umidade aumenta à medida que a temperatura do 
ambiente aumenta.
Materiais Elétricos – Materiais Isolantes
Constante dielétrica do ar em função da 
temperatura , à pressão constante, 
quando ar está seco.
Temperatura 
[ºC] 𝜺
+60 1,00052
+20 1,00058
-60 1,00081
Constante dielétrica do ar em função da 
umidade relativa
Umidade Relativa 
[%] 𝜺
50 1,00060
100 1,00064
Constante Dielétrica:
Líquidos:
Podem ser constituídos por moléculas polares e não polares
Valor da constante dielétrica não é elevado ( geralmente inferior a 2,5)
Constante dielétrica varia em relação à temperatura: redução do 
número de moléculas por unidade de volume (densidade) quando a 
temperatura aumenta.
Líquidos não polares:
Líquidos polares: 
Polarização determinada por um deslocamento nas camadas 
eletrônicas e orientação dos dipolos na direção do campo 
aplicado (eletrônica e dipolar).
Constante dielétrica maior quando maior o número de moléculas 
por unidade de volume. 
Materiais Elétricos – Materiais Isolantes
Líquidos 𝜺
Benzol 2,218
Toluol 2,294
Óleo Mineral 2,200
 Constante Dielétrica:
Líquidos
Líquidos polares: 
Águae Álcool: não são considerados dielétricos por 
apresentarem elevada condutibilidade apesar de possuírem 
constante dielétrica elevada.
Em relação à temperatura: relação não linear entre a 
temperatura e a constante dielétrica:
A frequência do campo externo também influencia no valor da 
constante dielétrica:
Baixa: 𝜺 possui valor próximo ao valor obtido em corrente 
contínua
Ação de campos alternados: 𝜺 diminui à medida que a 
frequência aumenta (polarização eletrônica)
Materiais Elétricos – Materiais Isolantes
Elevação rápida de 𝜺 - mudança da viscosidade
do líquido (𝛆 aumenta)
Em temperaturas maiores – movimentação
térmica age contrariamente à polarização ( 𝛆
diminui)
Constante Dielétrica:
Isolantes Sólidos:
Podem ter diversas formas de polarização: eletrônica, iônica, estrutural 
ou espontânea
Valores menores de 𝜺 são encontrados em isolantes sólidos não 
polares (polarização eletrônica pura)
O número de moléculas por unidade de volume : variação da 
densidade pela temperatura também influencia no valor de 𝜺
 Isolantes Sólidos não polares: polarização eletrônica
Materiais Elétricos – Materiais Isolantes
Sólidos 𝜺 - 20ºC
Parafina 1,9 – 2,2
Polistrol 2,4 – 2,6
Diamante 5,6 – 5,8
Enxofre 3,6 – 4,0
Aumento da temperatura 
provoca diminuição de 𝛆
 Constante Dielétrica:
 Isolantes Sólidos: 
 Isolantes Sólidos com íons como partículas elementares: polarização 
iônica predominante.
Materiais Elétricos – Materiais Isolantes
• 𝜺 aumenta com o aumento da temperatura: redução da densidade e
elevação da capacidade de ionização- isolantes cristalinos
• Exceto a família dos titanatos e dos dióxidos de titâneo
Cristais Iônicos Coeficiente de Temperatura 𝜺 – 20ºC
Corindo 100.10-6 10
Sal 150 .10-6 4,3
Rutílio -750 .10-6 110
Titanato de Cálcio -1500 .10
-6
160
 Constante Dielétrica:
 Isolantes Sólidos:
Polares com estrutura cristalina ou amorfa e iônicos com estrutura amorfa:
Exemplos: resinas polares, baquelite, ebonite, cloreto de polivinila (PVC), 
goma-laca, celulose e seus produtos derivados e vidros inorgânicos.
Tipo de polarização: eletrônica, iônica e de estrutura
Classificação:
Subgrupo 1: Dielétricos iônicos amorfos
Vidros inorgânicos
Polarização de estrutura (acontece devido à temperatura)
Constante dielétrica relativamente grande (4 a 20) com 
coeficiente de temperatura positivo
𝜺 aumenta com aumento da presença de íons deslocáveis (metais 
alcalinos – lítio e sódio)
Materiais Elétricos – Materiais Isolantes
Materiais Elétricos – Materiais Isolantes
 Constante Dielétrica:
 Isolantes Sólidos:
Polares com estrutura cristalina ou amorfa e iônicos com estrutura amorfa:
Subgrupo 2: Sólidos polares cristalinos e amorfos
Celulose
Polarização dipolar
Grupos polares de moléculas que sofrem bastante influência do 
campo externo gerando uma agitação térmica. ( temperatura e 
frequência do campo externo).
Subgrupo 3: Sólidos cristalinos com estrutura iônica: SEIGNETTE
Metatitanatos de bário e produtos de enxofre
Polarização iônica, eletrônica e espontânea
Constante dielétrica elevada dependente da temperatura e 
frequência do campo externo
Histerese dielétrica: permanência residual de deslocamentos após 
a alteração do campo externo.
 Propriedades de materiais Isolantes:
Condutividade Elétrica Transversal dos Isolantes:
Dielétricos não são isolantes perfeitos
Apresentam uma reduzida condutividade: pode ser desprezada 
quando os limites de aplicação do material são respeitados
Condutividade originada a partir do deslocamento de elétrons e 
íons
A corrente que circula através do isolante: corrente transversal
Corrente de polarização: deslocamento retardo de cargas devido à 
ação da tensão aplicada (Característica reversível).
A redução da corrente que passa por um isolante: formação de 
cargas espaciais um uma fina camada perto do eletrodos.
Materiais Elétricos – Materiais Isolantes
 Propriedades de materiais Isolantes:
Condutividade Elétrica Transversal dos Isolantes:
Cálculo da resistência transversal real: considera-se a Lei de Ohm e 
a corrente de polarização.
Cálculo da resistividade transversal: considera-se um corpo de 
prova plano em forma de placa:
A condutividade depende da estrutura do material, do estado físico, 
da umidade, temperatura e tipo de campo elétrico aplicado.
Materiais Elétricos – Materiais Isolantes
 Propriedades de materiais Isolantes:
Condutividade Elétrica Transversal dos Isolantes:
Gases:
Pequena se a intensidade do campo elétrico é pequena.
Se houver corrente será constituída de elétrons e íons livres
 Ionização de moléculas neutras acontecem por meio de influencias 
externas (radiação de raios X, ultravioletas e radioativas) ou colisão de 
moléculas neutras.
Caso ocorra um aumento da energia cinética das partículas pela ação 
do campo elétrico aplicado: o gás pode se comportar como um 
condutor.
Recombinação: associação de cargas positivas e negativas para 
reestabelecer o equilíbrio de um gás.
Materiais Elétricos – Materiais Isolantes
 Propriedades de materiais Isolantes:
Condutividade Elétrica Transversal dos Isolantes:
Líquidos:
Valor ligado a propriedades físico-químicas do líquido.
Líquidos não polares: condutividade depende da presença de 
impurezas dissociadas à estrutura molecular.
Líquidos polares: condutividade em função da própria dissociação de 
moléculas do líquido
Condutividade dos líquidos polares é maior que a dos líquidos não 
polares.
Com elevação da constante dielétrica há a elevação da 
condutividade.
Melhoramento das propriedades de um líquido isolante – Purificação 
eletrolítica : passagem de corrente através do mesmo por um período 
relativamente longo: íons provenientes das impurezas dissociadas são 
atraídos para junto dos eletrodos e são neutralizados (eliminados).
Materiais Elétricos – Materiais Isolantes
 Propriedades de materiais Isolantes:
Condutividade Elétrica Transversal dos Isolantes:
Líquidos:
Elevação da temperatura provoca elevação da condutividade: 
redução da viscosidade e aumento da capacidade de movimentação 
dos íons e do grau de dissociação das moléculas dos líquidos.
Perante campos elétricos elevados: isolantes líquidos não obedecem a 
Lei de Ohm:
Materiais Elétricos – Materiais Isolantes
 Propriedades de materiais Isolantes:
Condutividade Elétrica Transversal dos Isolantes:
Sólidos:
Depende tanto de elétrons livres quanto dos íons
 Isolantes sólidos com grade iônica: função dos íons arrancados da 
grade devido à ação vibratória térmica:
Temperaturas altas: íons da estrutura
Temperaturas baixas : íons provenientes das impurezas
Condução iônica de materiais com estrutura atômica ou molecular: 
depende dos íons das impurezas.
Condutividade elétrica em isolantes sólidos cristalinos com estrutura 
iônica: considera-se a valência: íons monovalentes tem condutividade 
elétrica maior do que os de valência maior
Em um material formado por cristais: condutividade elétrica depende 
do eixo de cristalográfico de medição (quartzo)
Materiais Elétricos – Materiais Isolantes
 Propriedades de materiais Isolantes:
Condutividade Elétrica Transversal dos Isolantes:
Sólidos:
 Isolantes cristalinos com estrutura molecular:
Enxofre, polietileno, parafina
Condutividade influenciada pelas impurezas
Materiais amorfos: 
 Condutividade depende de misturas e impurezas
 Polímeros orgânicos de elevado peso molecular sofrem influência 
do grau de polimerização (plásticos) ou de vulcanização 
(borrachas).
 Isolantes orgânicos não polares (polistirol): pequena condutividade
 Vidros: condutividade depende da composição e da temperatura
 Isolantes porosos (mármore, madeira e fibra): resistividadedepende da umidade
Materiais Elétricos – Materiais Isolantes
 Outro efeito do dielétrico é limitar a diferença de potencial que pode ser 
aplicada entre as placas de um capacitor. Quando ultrapassado 
substancialmente, o material dielétrico se romperá originando um caminho 
condutor entre as placa:
 Rigidez Dielétrica: é o valor da tensão Vmax necessária para causar o 
rompimento dielétrico : [V/m]
Altos campos elétricos aplicados ao material
Número grande de elétrons na banda de condução
Aumento significativo da corrente elétrica
Aumento das perdas: fusão local, queima ou vaporização do material
Rompimento dielétrico
Materiais Elétricos – Materiais Isolantes
Depende: área específica, porosidade, defeitos e pureza do material, frequência da 
tensão aplicada, tempo de aplicação da tensão e condições ambientais ( temperatura, 
umidade, etc)
 A rigidez dielétrica de materiais sólidos varia de 0,5 a 105 KV/m
 Para materiais inorgânicos (mica, óxido de alumínio varia de 2 a 2x106 kV/m
Materiais Elétricos – Materiais Isolantes
Algumas origens: a) Arco entre um terminal de alta tensão
b) superfície contaminada do isolador ( átomos de impurezas podem doar elétricos 
para a banda de condução)
c) dielétrico que sofreu com modificações químicas ou mecânicas ( capacitores 
velhos)
Materiais Elétricos – Isolantes
Materiais Elétricos – Isolantes
Materiais Elétricos – Isolantes
Materiais Elétricos – Isolantes
 Os sensores de proximidade
 capacitivos registram a presença de qualquer tipo de material. 
A distância de detecção varia de 0 a 20 mm, dependendo da 
massa do material a ser detectado e das características 
determinadas pelo fabricante.
Materiais Elétricos – Isolantes
 Célula Capacitiva:
 Funcionamento: diafragma metálico de medição se move entre duas placas 
metálicas fixas provocando modificações no valor da capacitância. Entre as 
placas fixas e o diafragma móvel, existe um líquido de enchimento que funciona 
como um dielétrico.
Materiais Elétricos – Isolantes
 Célula Capacitiva: Pressão
Materiais Elétricos – Isolantes
Isolação dos condutores elétricos
 Histórico
Materiais Elétricos – Materiais Isolantes
Materiais Elétricos – Materiais Isolantes
Isolação dos condutores elétricos
Materiais Elétricos – Materiais Isolantes
Isolação dos condutores elétricos
Materiais Elétricos – Materiais Isolantes
Isolação dos condutores elétricos
Materiais Elétricos – Materiais Isolantes
Isolação dos condutores elétricos
Materiais Elétricos – Materiais Isolantes
Isolação dos condutores elétricos
Materiais Elétricos – Materiais Isolantes
Isolação dos condutores elétricos
Materiais Elétricos – Materiais Isolantes
Isolação dos condutores elétricos
Materiais Elétricos – Materiais Isolantes
Isolação dos condutores elétricos
Isolantes gasosos: ar atmosférico
Materiais Elétricos – Materiais Isolantes
Materiais Elétricos – Materiais Isolantes
Isolantes gasosos: SF6
Materiais Elétricos – Materiais Isolantes
Isolantes gasosos: Isolantes Líquidos
Materiais Elétricos – Materiais Isolantes
Isolantes gasosos: Óleo Mineral
Materiais Elétricos – Materiais Isolantes
Isolantes gasosos: Óleo Mineral
Materiais Elétricos – Materiais Isolantes
Isolantes gasosos: Óleo Mineral
Materiais Elétricos – Materiais Isolantes
Isolantes gasosos: Óleo Mineral
Materiais Elétricos – Materiais Isolantes
Isolantes gasosos: Óleo Mineral
Materiais Elétricos – Materiais Isolantes
Isolantes gasosos: Óleo Mineral
Materiais Elétricos – Materiais Isolantes
Isolantes gasosos: Óleo Mineral
Materiais Elétricos – Materiais Isolantes
Isolantes gasosos: Óleo Mineral
Materiais Elétricos – Materiais Isolantes
Isolantes gasosos: Óleo Mineral
Materiais Elétricos – Materiais Isolantes
Isolantes gasosos: Óleo Mineral
Materiais Elétricos – Materiais Isolantes
Isolantes gasosos: Óleo Mineral
Materiais Elétricos – Materiais Isolantes
Isolantes gasosos: Óleo Mineral
 Questão 01: A propriedade fundamental de um dielétrico é a polarização de 
suas partículas elementares. Qual a definição do processo de polarização? 
Descreva as principais formas de polarização de um dielétrico. Como os 
materiais dielétricos são classificados segundo o tipo de polarização (cite 
exemplos de materiais para cada grupo)? 
 Questão 02: Como é feito o controle de temperatura de transformadores de 
distribuição. Existe alguma técnica específica aplicada?
 Questão 03: Cite aplicações do gás isolante SF6. 
Materiais Elétricos – Materiais Isolantes
Exercícios:
 Conceitos Importantes:
Material Dielétrico é eletricamente isolante e apresenta com 
característica principal a separação de entidades eletricamente 
carregadas positiva e negativamente, num nível atômico ou molecular.
Materiais Elétricos – Materiais Isolantes
O processo de alinhamento de dipolos é chamado de polarização.
 Todo dielétrico inserido em um circuito elétrico pode ser considerado 
como um capacitor de capacidade determinada:
 Capacitor de placas paralelas:
Materiais Elétricos – Materiais Isolantes
 Materiais Ferroelétricos:
 Certos materiais não precisam da ação de um campo elétrico externo para que 
íons se desloquem em seu cristal:
 Titanato de Bário (BaTiO3) a temperatura inferior a 120ªC que apresenta um 
estrutura cúbica estável a esta temperatura.
Materiais Elétricos – Materiais Isolantes
• Quando o titanato é resfriado abaixo de 120ºC 
sofre uma transformação de fase ( transformação 
tetragonal) que o torna um material ferroéletrico.
• A estrutura originada é assimétrica possibilitando 
a formação de um dipolo elétrico.
• A temperatura crítica em que ocorre a 
transformação é conhecida como temperatura 
de Curie.
 Materiais Ferroelétricos: 
 Em equilíbrio apresenta seus domínios orientados aleatoriamente: polarização 
resultante não mensurável.
 Ao se aplicar um campo elétrico externo: apresentam uma polarização total 
não nula no material, que aumenta rapidamente com o campo aplicado.
 Com tudo esse alinhamento é finito e o aumento o campo elétrico aplicado 
apenas melhora um pouco a polarização.
Materiais Elétricos – Materiais Isolantes
 Materiais ferroelétricos:
 Temperatura de Curie para alguns materiais:
Materiais Elétricos – Materiais Isolantes
Material Temperatura [K]
 Materiais Ferroelétricos: 
 Dielétricos em capacitores especiais
 Todos os cristais no estado ferroelétricos são piezo elétricos, contudo alguns 
materiais não ferroelétricos apresentam piezo eletricidade.
Materiais Elétricos – Materiais Isolantes
Fonte: http://www.quimlab.com.br/guiadoselementos/bario.htm 
 Materiais Antiferroelétricos:
 Materiais em que os dipolos elétricos de células unitárias se orientam 
antiparalelamente: polarização nula
 Ex: Óxido de tungstênio: WO3
 Não apresenta um fenômeno de histerese abaixo de uma temperatura de 
transição.
 Aplicação: Construção de varistores:
 Varistores são elementos que fazem parte do sistema de transmissão e 
distribuição de energia elétrica ou de instalações elétricas especiais. Estes 
dispositivos são amplamente produzidos variando a escala, dependendo de sua 
aplicação, como dispositivos de baixa voltagem, com poucos grãos, exibindo 
ruptura de alguns volts, a vários kilovolts como usado em para-raios em rede de 
distribuição de energia.
Materiais Elétricos – Materiais Isolantes
 Materiais piezelétricos:
 Deformação mecânica provoca a polarização de determinados cristais.
 Deslocamento relativo entre os íons no cristal, sem centro de simetria.
 Materiais piezoelétricos: se contraem ou se alongam quando sujeitos a um 
campo elétrico, pois o comprimento dos