Aula 1 CONDUTORES 2018

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CLASSIFICAÇÃO DE MATERIAIS 
ELÉTRICOS SEGUNDO A RESISTIVIDADE
MATERIAIS ELÉTRICOS
Ouro = 2,44. 10^-8 ohm.m.
LIGAÇÕES QUÍMICAS
METÁLICA
IÔNICA 
MATERIAIS ELÉTRICOS E LIGAÇÃO QUÍMICA
 Condutores = metálica = mar de elétrons: cobre, 
alumínio, ouro, prata
 Semicondutores = covalente (compartilhamento de 
elétrons): silício, germânio, arsenieto de gálio;
 Isolantes = covalente e iônica (formação de íons): 
cerâmica, vidro
 Outros: Polímeros condutores; grafite, nanotubos de 
carbono
ISOLANTES OU DIELÉTRICOS
MATERIAIS CONDUTORES
PROPRIEDADES
 Condutividade elétrica
 Resistividade elétrica 
 Condutividade térmica
 Maleabilidade 
 Ductilidade 
CONDUTIVIDADE ELÉTRICA
• Capacidade de um material de transmitir corrente 
elétrica.
• É o oposto da resistividade.
RESISTIVIDADE ELÉTRICA
• É uma medida da oposição de um material ao fluxo de 
corrente elétrica. 
• Aumenta com o aumento da temperatura.
• É própria de cada material.
RESISTÊNCIA ELÉTRICA
 Depende do material, de sua espessura(A) e do 
seu comprimento(L).
CONDUTIVIDADE TÉRMICA
• Capacidade de condução térmica do material.
• Regra geral: Bons condutores elétricos são bons 
condutores térmicos.
• Prata> cobre>ouro>alumínio
• Melhor condutor térmico = melhor dissipador de 
calor.
MALEABILIDADE
• Metais possuem alta capacidade de serem 
transformados em chapas.
• Ouro, prata, cobre, alumínio
DUCTIBILIDADE
• Metais possuem alta capacidade de serem 
transformados em fios.
• Ouro, Prata, Cobre, Ferro
OBTENÇÃO DE METAIS - METALURGIA
• A obtenção dos metais é um estudo que cabe à 
metalurgia. A matéria prima básica são os 
minérios, ou seja, as ligações do metal com 
oxigênio, enxofre, sais e ácidos.
Na natureza, podem ser encontrados 
no estado puro apenas os metais nobres, como o 
ouro e a platina, conta com particularidades como 
redutores próprios(óxido-redução) e métodos de 
purificação. 
OBTENÇÃO DO COBRE
• O principal minério de cobre é o Cu2S, o Cu3FeS3, o Cu2O e o 
CuCO3 . Cu(OH)2. A porcentagem de cobre nesses minérios varia 
de 3,5 a 0,5%.
• As principais jazidas se localizam no Congo, Rodésia
do Norte, Estados Unidos da América, Austrália, Espanha, 
Suécia, Noruega e Chile.
• Os Processos de obtenção se classificam em processo seco e por 
via úmida.
OBTENÇÃO DO COBRE
 A produção de cobre exige uma série de operações 
longas e complicadas, e o mineral extraído é, via de 
regra, muito pobre de metal. 
 Enquanto um minério de ferro, para que seja explorado, 
deve conter 30 a 40 por cento do metal, para o cobre é 
necessário muito menos, ou seja, de 3 a 1 por cento. 
 O mineral, extraído da jazida, com o auxílio de minas, é, 
antes de tudo, moído e selecionado. Depois, a parte 
escolhida é aquecida a uma temperatura de 800 graus 
e, por meio de um processo químico, diminui-se a 
quantidade de enxofre que estava com o cobre.
COBRE: PROCESSO SECO
• Após a eliminação parcial do enxofre, efetua-se 
uma redução em fornos de fusão, através de 
carvão e aditivos ácidos que irão absorver grande 
parte do ferro. Obtém-se, assim, dois líquidos de 
peso específico diferente, ficando, na parte de 
baixo, um composto de cobre, contendo cerca de 
45% desse material. A reação química que aí se 
processa é a seguinte:
•
• 2Cu2O + Cu2S 6Cu + SO2
COBRE: POR VIA ÚMIDA
• Minérios pobres em cobre são industrializados por um
processo úmido. Aplicando-se ao minério uma solução
de enxofre, obtém-se uma solução de sulfato de cobre,
da qual o cobre é extraído por óxido-redução,
representando mais de 90% de todo o cobre obtido
mundialmente.
Cobre Las Cruces, o maior
projeto de mineração na
Andaluzia e uma das
primeiras na Europa, com um
investimento superior a 140
milhões de euros, confirma-o
como a mais importante
iniciativa industrial na
província de Sevilla.
http://www.femoglas.com/po
rt/actualidad/?p=13.
OBTENÇÃO DO ALUMÍNIO
• Os principais minérios são a bauxita (Al2O3 . H2O), ou, em outra 
forma, hidróxido de alumínio [Al(OH)3], frequentemente misturado com 
impurezas, como o ferro e outros aditivos.
• Esse metal é uma alternativa ao cobre por aparecer em cerca de 7% da 
crosta terrestre.
• Como a temperatura de fusão do óxido de alumínio (alumina) é muito 
elevada (2050 ºC), este é dissolvido a 950 ºC em criolita (Na3AlF6), 
para, em seguida, ser-lhe aplicado o processo eletrolítico.
• Nesse processo, a alumina em fusão fica 
• sob a ação de uma tensão de 
• aproximadamente 6V e a corrente de 10kA a 30kA. 
• O alumínio se deposita no catodo.
OBTENÇÃO DE CHUMBO, ZINCO E
NÍQUEL
 O minério de chumbo (Pb) e de zinco (Zn) geralmente encontrados são sulfetos, 
respectivamente PbS e ZnS. O níquel (Ni), por seu lado, é mais raramente 
encontrado. No caso particular do zinco, o processo de redução se torna mais 
complexo, pelo fato de a temperatura de fusão ser de 907 ºC. Com isso, na fase de 
redução o zinco já está no estado de vapor, o que exige fornos fechados para o 
processo.
 Processo seco. É o mais imperfeito, o que faz com que se prefira o processo 
eletrolitico. O minério de níquel é inicialmente convertido em NiO. Reduzindo na 
presença de vapor de água a 400 ºC, obtém-se níquel, que, na presença de gás 
carbônico, 80 ºC, forma um gás com composição de Ni(CO)4, havendo 
posteriormente a decomposição do CO. O níquel assim obtido tem pureza de 
99,9%.
OBTENÇÃO DE TUNGSTÊNIO
• Os principais minérios de tungstênio (W) são o CaWO4, o PbWO3 e a 
Wolframita [(Mn, Fe)WO4]. Esses minérios são encontrados principalmente 
na China, Estados Unidos, Burma, Malásia, Portugal e Bolívia. Os minérios 
são inicialmente tratados com soda, do que resulta um wolframato de sódio, e 
que fornece óxido de tungstênio (WO3). Após uma secagem a 300 ºC, o óxido é 
reduzido à pó a 800 – 1000 ºC. 
• A refrigeração deve ser efetuada em ambiente de hidrogênio. Os grãos de pó 
metálico serão tanto maior quanto mais elevada a temperatura e mais longo o 
tempo de redução.
A reação química é a seguinte:
WO3+3H2W+3H2O
O tungstênio possui uma temperatura de fusão
muito elevada, da ordem de 3300 a 3400 ºC. 
CONDUTORES RESISTENTES
•Os materiais resistentes são aqueles que, sendo condutores, 
apresentam intencionalmente uma resistividade elétrica maior 
com o objetivo de dificultar mais a passagem da corrente 
elétrica e dissipar maior parte da energia recebida em forma 
de calor.
Ligas resistentes: níquel, cromio, grafite, manganina, maillechort, 
constantan.
Estes materiais tem aplicação na fabricação de resistências de 
aquecimento. (Ex.: Chuveiros e Secadores de cabelo).
APLICAÇÕES COBRE (CU)
• O cobre desempenha um papel 
muito importante na condução 
da energia elétrica, sendo um 
dos metais mais utilizados 
com esta finalidade. Seja nos fios 
e cabos elétricos, nos cabos 
condutores que estão no interior 
dos geradores e motores 
elétricos, transformadores, fios e 
cabos condutores, hastes, placas, 
cabos e conectores de 
aterramento ou em diversos 
outros componentes elétricos.
APLICAÇÕES ALUMÍNIO (AL)
• São utilizados em 
linhas de transmissão 
de energia, cabos 
isolados ou nus, para 
uso em redes de alta 
tensão, linhas de 
transmissão 
secundária e 
aplicações 
residenciais ou 
comerciais.
• Grande vantagem: 
mais leve que o cobre.
APLICAÇÕES PRATA (AG)
• A prata, devido às suas 
características elétricas, 
químicas e mecânicas é usada 
em forma pura ou de liga, 
cada vez mais em partes 
condutoras aonde uma 
oxidação viria criar 
problemas mais sérios.
• Indústria elétrica;• Indústria eletrônica;
• Indústria química;
• Indústria de eletrodomésticos;
• Indústria automobilística;
• Indústria de 
telecomunicações.
APLICAÇÕES OURO (AU)
• O ouro exerce funções críticas 
em ordenadores, comunicações, 
naves espaciais, motores de 
reação na aviação, e em diversos 
outros produtos. A sua elevada 
condutividade elétrica e 
resistência à oxidação têm 
permitido um amplo uso em 
eletrodeposição, ou seja, cobrir 
com uma camada de ouro por 
meio eletrolítico as superfícies 
de conexões elétricas, para 
assegurar uma conexão de 
baixa resistência elétrica e 
livre do ataque químico do 
meio.
Exemplo de condutores elétricos com a utilização do 
COBRE e do ALUMÍNIO
 COBRE: Cabos coaxiais para as transmissões de redes 
de TV a cabo.
ALUMÍNIO: Cabos para as redes Elétricas
Condutor
central
COBRE
COBRE X ALUMÍNIO
 A resistividade do alumínio é 65% mais alta que a do cobre, por 
consequência, para conduzir a mesma corrente elétrica, um cabo de 
alumínio vai utilizar uma seção nominal maior do que a do cobre. Por 
outro lado, o alumínio é 3 vezes mais leve que o cobre. Assim o alumínio é 
aplicado nas linhas de transmissão e cabos aéreos
 Cobre =excelente condutividade elétrica
 Cobre= compactação dos sistemas = redes internas de edificações e redes 
subterrâneas; menor oxidação
 Cobre melhor quando necessário emendas.
 Cobre maior resistência mecânica e durabilidade.