teorico (4)

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Materiais 
Eletroeletrônicos
Material Teórico
Responsável pelo Conteúdo:
Prof. Me. Lincoln Ribeiro Nascimento
Revisão Textual:
Prof. Me. Luciano Vieira Francisco
Materiais Isolantes e Materiais Magnéticos
• Estudo dos Materiais Isolantes e Materiais Magnéticos
• Conhecer os principais materiais isolantes e materiais magnéticos utilizados na in-
dústria elétrica e eletrônica, assim como as essenciais aplicações desses materiais 
em projetos de Engenharia. 
OBJETIVO DE APRENDIZADO
Materiais Isolantes e
Materiais Magnéticos
Orientações de estudo
Para que o conteúdo desta Disciplina seja bem 
aproveitado e haja maior aplicabilidade na sua 
formação acadêmica e atuação profissional, siga 
algumas recomendações básicas: 
Assim:
Organize seus estudos de maneira que passem a fazer parte 
da sua rotina. Por exemplo, você poderá determinar um dia e 
horário fixos como seu “momento do estudo”;
Procure se alimentar e se hidratar quando for estudar; lembre-se de que uma 
alimentação saudável pode proporcionar melhor aproveitamento do estudo;
No material de cada Unidade, há leituras indicadas e, entre elas, artigos científicos, livros, vídeos e 
sites para aprofundar os conhecimentos adquiridos ao longo da Unidade. Além disso, você tam-
bém encontrará sugestões de conteúdo extra no item Material Complementar, que ampliarão 
sua interpretação e auxiliarão no pleno entendimento dos temas abordados;
Após o contato com o conteúdo proposto, participe dos debates mediados em fóruns de discus-
são, pois irão auxiliar a verificar o quanto você absorveu de conhecimento, além de propiciar o 
contato com seus colegas e tutores, o que se apresenta como rico espaço de troca de ideias e 
de aprendizagem.
Organize seus estudos de maneira que passem a fazer parte 
Mantenha o foco! 
Evite se distrair com 
as redes sociais.
Mantenha o foco! 
Evite se distrair com 
as redes sociais.
Determine um 
horário fixo 
para estudar.
Aproveite as 
indicações 
de Material 
Complementar.
Procure se alimentar e se hidratar quando for estudar; lembre-se de que uma 
Não se esqueça 
de se alimentar 
e de se manter 
hidratado.
Aproveite as 
Conserve seu 
material e local de 
estudos sempre 
organizados.
Procure manter 
contato com seus 
colegas e tutores 
para trocar ideias! 
Isso amplia a 
aprendizagem.
Seja original! 
Nunca plagie 
trabalhos.
UNIDADE Materiais Isolantes e Materiais Magnéticos
Estudo dos Materiais Isolantes 
e Materiais Magnéticos
Os materiais isolantes apresentam baixa condutividade elétrica, ou seja, eleva-
da resistividade.
Qual é a importância de se estudar os materiais isolantes?
Ex
pl
or
A importância de se estudar os materiais isolantes está no fato de que podem 
ser utilizados para fabricar componentes eletrônicos onde há necessidade de evitar 
a passagem de corrente elétrica. Entre esses componentes pode-se destacar o re-
vestimento de condutores elétricos, capacitores, entre outros.
Os materiais magnéticos são assim chamados porque apresentam propriedades 
magnéticas, ou seja, atrair outros corpos de forma natural – ímãs – ou artificial.
Qual é a importância de se estudar os materiais magnéticos?
Ex
pl
or
Ademais, os materiais magnéticos são fundamentais na indústria eletroeletrôni-
ca para a fabricação, por exemplo, de transformadores de tensão elétrica. Outra 
aplicação essencial corresponde aos eletroímãs empregados em diversos equipa-
mentos eletrônicos.
A seguir veremos os materiais isolantes e depois os magnéticos.
Materiais Isolantes
Os materiais isolantes elétricos têm como característica principal o fato de os 
elétrons de sua camada de valência permanecerem rigidamente ligados aos seus 
átomos; isso faz com que não apresentem elétrons livres, o que dificulta ou impede 
a passagem da corrente elétrica.
Existem diversas características que são comuns aos materiais isolantes elétricos, 
por exemplo:
• Baixa condutividade elétrica;
• Baixa condutividade térmica;
• Alta resistividade elétrica;
• Apresentam elevada rigidez dielétrica.
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Rigidez dielétrica: é uma propriedade que expressa, de forma numérica, a capacidade de 
um isolante elétrico suportar tensões elétricas elevadas.Ex
pl
or
Em outras palavras, a rigidez dielétrica representa o valor da intensidade de um 
campo elétrico no qual ocorre a ruptura do poder isolante de um isolante elétrico, 
ou seja, deixa de ser isolante elétrico e passa a conduzir eletricidade. Por esse moti-
vo, os materiais isolantes elétricos são igualmente chamados de materiais dielétricos.
A rigidez dielétrica de um isolante depende de diversos fatores, entre os quais 
pode-se destacar:
• Espessura do isolante;
• Dimensões e forma dos eletrodos utilizados para a aplicação da tensão;
• Frequência da tensão aplicada;
• Número de aplicações de tensão na unidade do tempo, pois a frequência de 
aplicação pode causar a fadiga do material;
• Temperatura;
• Grau de umidade;
• Outros fatores.
Um tipo de material normalmente considerado um bom isolante elétrico corres-
ponde aos gases. Porém, imagine a superfície de dois condutores de eletricidade 
energizados, então separados entre si por um gás. Caso a diferença de potencial 
entre esses dois condutores seja demasiadamente elevada, junto às suas superfícies 
poderá surgir um campo elétrico de valor tal que o gás ou ar no meio do qual seja 
ionizado – que passe a ter cargas elétricas positivas e negativas.
Se esse fato ocorrer, o efeito obtido será equivalente ao aumento das dimen-
sões dos condutores, como se se aproximassem, visto que o gás ou o ar ionizado 
também se tornará material condutor de eletricidade – trata-se do efeito corona, 
responsável pela formação dos chamados arcos voltaicos.
A ionização limita-se a uma pequena região em volta dos condutores. No ar, é 
visível sob o aspecto de uma luz violeta desbotada e sensível pelo cheiro de gás ozô-
nio (O3), que é produzido pela ionização de moléculas do gás oxigênio (O2), então 
presente na atmosfera.
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UNIDADE Materiais Isolantes e Materiais Magnéticos
Fonte de
Alta Tensão
Superfície de
Material condutor
Superfície de
Material condutor
Arco
voltaico
O3
O2
O2
Figura 1 – Ilustração do efeito corona entre duas superfícies de materiais condutores
Na Figura 2 há um arco voltaico se formando entre dois condutores de eletrici-
dade que apresentam diferença de potencial entre si:
Figura 2 – Efeito corona entre dois condutores
Fonte: iStock/Getty Images
Materiais Isolantes Utilizados na Indústria Eletroeletrônica
Existem diversos materiais isolantes elétricos que podem ser empregados na 
indústria eletroeletrônica, entre os quais se destacam:
• Fibras naturais;
• Porcelana;
• Resinas plásticas;
• Óleos;
• Borrachas sintéticas;
• Mica;
• Vidro;
• Madeira.
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A seguir esses materiais serão brevemente apresentados.
Fibras Naturais
Os materiais isolantes classificados como fibras naturais incluem o algodão, a 
seda, o papel impregnado em óleo ou resinas, entre outros.
A sua utilização é frequente nas seguintes situações:
• Suportes isolantes;
• Revestimento de cabos;
• Capacitores;
• Bobinas.
Na Figura 3 há exemplos de capacitores nos quais podem ser aplicadas fibras 
naturais como isolantes elétricos em seu interior:
Figura 3 – Exemplos de capacitores
Fonte: iStock/Getty Images
Capacitores: são dispositivos que contêm dois ou mais condutores isolados entre si por 
meio de materiais isolantes – dielétricos –, tendo como função armazenar carga e energia 
elétrica no campo eletrostático estabelecido entre esses dois condutores.
Ex
pl
or
Tal armazenamento ocorre quando o capacitor é submetido a uma diferença de 
potencial – tensão elétrica. Uma vez cessada essa diferença de potencial, o capaci-
tor descarrega a sua carga elétrica por meio de seus terminais.
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UNIDADE Materiais Isolantes e Materiais Magnéticos
Na Figura 4 vemos um ca-
pacitor representado por duas 
placas de material condutor e 
separadas por material dielétri-
co – note que o capacitor está 
submetidoa uma diferença de 
potencial devido à ação da fon-
te de tensão elétrica, causando 
o seu carregamento:
O capacitor possui inúmeras 
aplicações na indústria eletroe-
letrônica, podendo servir para 
armazenar energia elétrica, car-
regando-se e se descarregando 
muitas vezes por segundo.
+ –
+ –
+ –
+ –
+ –
+ –
Material Dielético
Placa de
Material
condutor
Placa de
Material
condutor
Fonte de Tensão
Elétrica
Figura 4 – Ilustração do funcionamento de um capacitor
Porcelana
As porcelanas são largamente empregadas como materiais isolantes devido à 
sua elevada rigidez dielétrica. A sua utilização é frequente nas seguintes situações:
Figura 5 – Exemplo de aplicação de isoladores de porcelana
Fonte: iStock/Getty Images
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Resinas Plásticas
As resinas plásticas são largamente utilizadas 
como materiais isolantes devido à sua boa rigi-
dez dielétrica e ótima deformabilidade, o que 
permite moldar as resinas plásticas em diversos 
formatos específicos. São exemplos de mate-
riais plásticos o poliéster, polietileno, Policlore-
to de Vinila (PVC), teflon, entre outros.
A sua utilização é frequente nas seguintes si-
tuações:
• Revestimentos de fios e cabos;
• Capacitores;
• Peças isolantes.
Na Figura 6 temos um exemplo de aplicação 
de resinas plásticas como revestimento isolante 
de cabos de cobre:
Figura 6 – Exemplo de aplicação de 
isolantes de resinas plásticas
Fonte: iStock/Getty Images
Óleos
Os óleos utilizados como material isolante são representados pelo óleo mineral, 
ascarel, de silicone, entre outros. São amplamente empregados na indústria eletro-
eletrônica nas seguintes situações:
• Refrigeração e isolação em transformadores e disjuntores a óleo;
• Para impregnar papéis usados como dielétricos em capacitores.
Na Figura 7 há um exemplo de aplicação de óleo como material isolante em um 
transformador de tensão:
Figura 7 – Exemplo de aplicação de óleos como isolantes (transformadores)
Fonte: iStock/Getty Images
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UNIDADE Materiais Isolantes e Materiais Magnéticos
Borrachas Sintéticas
As borrachas sintéticas utilizadas como material isolante são representadas pelo 
neoprene, Etileno-Propileno (EPR), Polietileno Reticulado (XLPE), borracha butíli-
ca, entre outras.
Devido à sua flexibilidade e resistência, são recorrentemente empregadas na 
indústria eletroeletrônica como capas protetoras de cabos elétricos.
Na Figura 8 temos um exemplo de aplicação de borrachas sintéticas como re-
vestimento isolante de cabos de cobre:
Figura 8 – Exemplo de aplicação de isolantes de borracha sintética
Fonte: iStock/Getty Images
Mica
Mica é um material mineral amplamente utilizado nas seguintes situações:
• Capacitores;
• Cabos que precisam de elevada resistência ao fogo.
Na Figura 9 vemos um exemplo de aplicação de mica em capacitores:
Figura 9 – Capacitores fabricados utilizando mica
Fonte: iStock/Getty Images
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Vidro
Como material isolante, o vidro é frequente nas seguintes situações:
• Isoladores de linhas de transmissão;
• Como fibras de vidro, no lugar dos papéis em algumas aplicações.
Na Figura 10 vemos um exemplo de aplicação de vidro no formato de anéis 
atuando como isoladores em uma linha de transmissão de alta tensão:
Figura 10 – Exemplo de aplicação de isoladores de vidro
Fonte: iStock/Getty Images
Madeira
Como material isolante, a madeira é frequentemente usada em cruzetas nos 
postes de distribuição.
Na Figura 11 há um exemplo de aplicação de madeira em um poste para sus-
tentar os cabos elétricos:
Figura 11 – Exemplo de aplicação de madeira em um poste de distribuição
Fonte: iStock/Getty Images
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UNIDADE Materiais Isolantes e Materiais Magnéticos
Materiais Magnéticos Utilizados na Indústria Eletroeletrônica
O magnetismo, ou força magnética, é fundamental na geração e no aproveita-
mento de energia elétrica; afinal, praticamente todo sistema eletromecânico utiliza 
conceitos relacionados ao magnetismo em seu funcionamento.
Diversos equipamentos da indústria eletroeletrônica empregam efeitos do mag-
netismo, tais como motores elétricos, indutores, transformadores, medidores, en-
tre outros.
Uma propriedade magnética fundamental ao estudo dos materiais magnéticos é 
conhecida como permeabilidade magnética.
Permeabilidade Magnética: é a expressão de um material, em valores numéricos, da 
maior ou menor facilidade desse material permitir-se deixar atravessar por um fluxo mag-
nético circulante.
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Ademais, a permeabilidade magnética varia em função da temperatura e inten-
sidade de campo magnético aplicado.
De acordo com as suas propriedades magnéticas, os materiais magnéticos po-
dem ser classificados em três tipos:
1. Ferromagnéticos;
2. Diamagnéticos;
3. Paramagnéticos.
Assim, conhecer as propriedades magnéticas dos materiais é de extrema impor-
tância à indústria eletroeletrônica, pois materiais que sofrem influência de campos 
magnéticos, por exemplo, devem ser evitados em situações que isso possa prejudi-
car o funcionamento de um equipamento eletroeletrônico.
Por outro lado, um condutor de eletricidade que está submetido à passagem de 
corrente elétrica, mostra-se sujeito à formação de um campo magnético ao seu 
redor – esse comportamento pode ser utilizado em diversas aplicações de Engenha-
ria, incluindo transformadores, motores, solenoides, entre outros.
Materiais Ferromagnéticos
Quando os materiais ferromagnéticos são submetidos a um campo magnético 
externo, adquirem um campo magnético no mesmo sentido do campo ao qual foram 
submetidos, permanecendo mesmo após a remoção do campo magnético externo. 
Em outras palavras, é possível afirmar que os materiais ferromagnéticos possuem uma 
espécie de “memória magnética”.
Ademais, são fortemente atraídos pelos imãs. Existem poucos materiais que apre-
sentam esse comportamento, entre os quais pode-se destacar o ferro, aço, níquel, 
cobalto e alguns de seus compostos.
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Materiais Diamagnéticos
Quando os materiais diamagnéticos são submetidos a um campo magnéti-
co externo, adquirem um campo magnético no sentido contrário ao qual foram 
submetidos, de modo que esse campo magnético desaparece após a remoção do 
campo magnético externo.
Ademais, tais materiais não são atraídos pelos imãs. Entre os que apresentam 
esse comportamento, pode-se destacar o vidro, a água, o antimônio, bismuto, 
chumbo, cobre, entre outros.
Materiais Paramagnéticos
Quando os materiais paramagnéticos são submetidos a um campo magnético 
externo, adquirem um campo magnético no mesmo sentido ao qual foram sub-
metidos; porém, esse campo magnético desaparece após a remoção do campo 
magnético externo.
Ademais, esses materiais são fracamente atraídos pelos imãs. Entre os que apre-
sentam esse comportamento, pode-se destacar o alumínio, sódio, magnésio, cál-
cio, entre outros.
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UNIDADE Materiais Isolantes e Materiais Magnéticos
Material Complementar
Indicações para saber mais sobre os assuntos abordados nesta Unidade:
 Livros
Ciência e Engenharia dos Materiais
Donald R. Askeland; Wendelin J. Wright, Ciência e Engenharia dos Materiais
Ciência dos Materiais
James F. Shackelford, Ciência dos Materiais
 Vídeos
Eletromagnetismo - Aula 13 - Condutores, isolantes e semicondutores
https://youtu.be/2lCTxwiYlZw
Física Geral III - Aula 5 - Capacitores e Dielétricos - Parte 1
https://youtu.be/08B6k_8RMxg
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Referências
ASKELAND, D. R.; WRIGHT, W. J. Ciência e Engenharia dos Materiais. 3. ed. 
São Paulo: Cengage Learning, 2014.
CALLISTER JR., W. D.; RETHVISCH, D. G. Ciência e Engenharia de Materiais 
– uma introdução. 9. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2018.
LESKO, J. Design industrial: materiais e processos de fabricação. São Paulo: 
Blucher, 2004.
SHACKELFORD, J. F. Ciência dos Materiais. 6. ed. São Paulo: Pearson Prentice 
Hall, 2008.
SMITH, W. F.; HASHEMI, J. Fundamentos de Engenharia e Ciência dos Mate-
riais. 5. ed. Porto Alegre, RS: AMGH, 2012.
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