Aula 1 - Características dos materiais

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MATERIAIS ELÉTRICOS E MAGNÉTICOS
Aula 1 – Propriedades gerais dos materiais
Profª. Sâmara Paiva
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Sumário
Introdução;
Revisão: Ligações Químicas;
Propriedades Gerais dos Materiais;
Resumo.
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Introdução
Importância:
Distinguir e recomendar os diversos materiais utilizados em equipamentos e componentes elétricos e magnéticos, de acordo com suas propriedades;
Propriedades: químicas, elétricas, térmicas, ópticas, mecânicas e outras.
Pontos gerais a serem avaliados na escolha dos materiais:
Possuir propriedades consistentes com a aplicação;
Considerar as mudanças das condições para fora da normalidade;
Selecionar um material apropriado de acordo com as suas características e propriedades.
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Introdução
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Introdução
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Revisão: Ligações Químicas
Carga do elétron: 
 C
Massa atômica:
Massa do elemento;
Prótons e nêutrons.
Número atômico:
Prótons.
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Revisão: Ligações Químicas
Atrações interatômicas:
Receber elétrons;
Perder elétrons;
Compartilhar elétrons.
Tipos de ligações:
Iônica;
Covalente;
Metálica.
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Revisão: Ligações Químicas
Questão:  (PUC-MG) Analise a tabela, que mostra propriedades de três substâncias, X, Y e Z, em condições ambientes.
Considerando-se essas informações, é CORRETO afirmar que as substâncias X, Y e Z são, respectivamente:
a) iônica, metálica, molecular.
b) molecular, iônica, metálica.
c) molecular, metálica, iônica.
d) iônica, molecular, metálica.
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Revisão: Ligações Químicas
https://www.youtube.com/watch?v=ZojoJPiN3UM
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Revisão: Ligações Químicas
Estruturas cristalinas:
Os átomos se repetem num arranjo periódico em largas distâncias atômicas;
Grupos espaciais de cristais.
https://www.youtube.com/watch?v=ZojoJPiN3UM
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Revisão: Ligações Químicas
Estruturas não cristalinas ou amorfas:
Os átomos NÃO se repetem num arranjo periódico em largas distâncias atômicas.
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Propriedades Gerais dos Materiais
Mecânicas;
Térmicas;
Elétricas/magnéticas;
Ópticas;
De degradação (quanto a corrosão, oxidação, desgaste).
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Propriedades Gerais dos Materiais
Classificação geral:
Classificação tradicional: 
Ponto de vista químico (baseando-se na estrutura atômica);
Metálico;
Poliméricos;
Cerâmicos.
Aplicações:
Compósitos;
Semicondutores;
Biomateriais.
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Propriedades Gerais dos Materiais
Metais:
São compostos de um ou mais elementos metálicos (Fe, Cu, Al, Au, Ti, Ni, …) e/ou elemento não-metálico (C, O).
Ligas ferrosas: 
Exemplo: aço e ferro fundido.
Ligas não-ferrosas:
Exemplo: ligas de cobre e alumínio. 
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Propriedades Gerais dos Materiais
Metais:
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Propriedades Gerais dos Materiais
Metais:
Propriedades Básicas dos Metais:
Relativamente densos;
Átomos arranjados de forma ordenada;
Fortes e podem ser moldados;
Deformáveis (dúcteis e não quebradiços – frágeis);
Superfície metálica;
Bons condutores de eletricidade.
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Propriedades Gerais dos Materiais
Cerâmicas:
São compostos formados entre elementos metálicos e não-metálicos (óxidos, nitretos e carbetos) Al2O3, SiO2, SiC, Si3N4.
Exemplos:
Vidros;
Produtos à base argila (porcelana)
Cimento.
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Propriedades Gerais dos Materiais
Cerâmicas:
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Propriedades Gerais dos Materiais
Cerâmicas:
Propriedades Básicas das Cerâmicas
Altamente resistentes a temperatura;
Menos densos que os metais;
Fortes e rígidos;
Frágeis;
Isolantes;
Podem ser transparentes.
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Propriedades Gerais dos Materiais
Polímeros:
Incluem materiais plásticos e de borracha;
Muitos são compostos orgânicos baseados no C, H e outros elementos não-metálicos (como O, N e Si);
Possuem estruturas moleculares grandes;
Exemplos:
Polietileno (PE);
Nailon;
Cloreto de polivinila (PVC);
Policarbonato (PC);
Poliestireno (PS);
Borracha de silicone.
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Propriedades Gerais dos Materiais
Polímeros:
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Propriedades Gerais dos Materiais
Polímeros:
Propriedades Básicas dos Polímeros:
São sintéticos – feitos pelo homem;
Altamente moldáveis;
São formados por um número bem limitado de elementos - C e H, O (acrílicos), N (nailon), F (fluor-plásticos), Si (silicones);
São leves e não frágeis.
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Propriedades Gerais dos Materiais
Resumo:
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Propriedades Gerais dos Materiais
Compósitos:
Compostos de dois (ou mais) materiais individuais – das classes já discutidas (metais, cerâmicos, polímeros);
Visa atingir uma combinação de propriedades dos componentes;
Alguns ocorrem naturalmente (madeira, osso), mas a maioria é sintético (fibra de vidro);
Um exemplo clássico é o compósito de matriz polimérica com fibra de vidro;
O material compósito apresenta a resistência da fibra de vidro associado a flexibilidade do polímero.
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Propriedades Gerais dos Materiais
Compósitos:
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Propriedades Gerais dos Materiais
Materiais Avançados:
Semicondutores;
Biomateriais;
Materiais inteligentes e nanomateriais;
Exemplos:
Materiais usados em lasers,
Circuitos integrados;
Armazenamento magnético;
Mostradores de cristal líquido;
LCD;
Fibras óticas.
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Propriedades Gerais dos Materiais
Materiais Avançados - Semicondutores:
Semicondutores:
Possuem propriedades elétricas intermediárias entre aquelas dos condutores e isolantes.
Sensíveis a presença de mínimas concentrações de átomos de impurezas.
Silício: um material semicondutor muito abundante, tem um interesse muito especial na indústria eletrônica e microeletrônica, como material básico para a produção de transistores para chips, células solares e em diversas variedades de circuitos eletrônicos.
Germânio: fibras óticas, radares e circuitos integrados de alta velocidade.
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Propriedades Gerais dos Materiais
Materiais Avançados - Semicondutores:
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Propriedades Gerais dos Materiais
Materiais Avançados – Biomateriais:
Materiais empregados em componentes implantados no corpo humano;
Não podem produzir substâncias tóxicas;
Devem ser compatíveis com tecidos do corpo;
Podem ser cerâmicos, metais, polímeros, compósitos e semicondutores;
Exemplos: 
Metais: aços inoxidáveis (confecção de próteses articuladas e elementos estruturais em ortopedia);
Biocerâmicas: bioinertes, bioativos e absorvíveis;
Biopolímeros;
Compósitos e semicondutores.
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Propriedades Gerais dos Materiais
Classificação:
Elétricos: condutores, semicondutores e isolantes;
Magnéticos: ferromagnéticos, diamagnéticos e paramagnéticos.
Características:
Resistividade ou condutividade:
 : resistividade elétrica do material
 (Ω.cm); 
R: resistência elétrica (em Ω); 
A: seção transversal (em cm²); 
l : comprimento do corpo condutor (em cm).
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Propriedades Gerais dos Materiais
Características:
Resistividade:
Condutores: ;
Semicondutores: 10 a ;
Isolantes: .
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Propriedades Gerais dos Materiais
Propriedades Elétricas:
Resistência:
de um elemento passivo de circuito que é percorrido por uma corrente invariável de 1 ampere, quando uma tensão elétrica constante de 1 volt é aplicada aos seus terminais; 
Unidade: ohm.
Condutância:
Propriedade que possui um condutor de permitir a passagem da corrente elétrica;
Resistência elétrica de 1 ohm;
Unidade: S.
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Propriedades Gerais dos Materiais
Propriedades Elétricas:
Condutividade:
Propriedade de certos corpos de transmitirem ou propagarem energia;
Uma alta condutividade em um material indica grande capacidade de transportar cargas elétricas com facilidade, mediante a aplicação de uma diferença de potencial entre dois pontos;
Resistividade elétrica de 1 ohm/metro;
Unidade: Ohm/m
Constante dielétrica:
Propriedade dos matérias isolantes;
Determina a capacitância de um capacitor:
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Propriedades Gerais dos Materiais
Propriedades Elétricas:
Rigidez dielétrica:
A resistividade pode ser definida pelo grau de oposição que o material oferece à passagem de corrente elétrica, enquanto rigidez dielétrica é a propriedade do material se opor à descarga elétrica através de sua estrutura. 
A diferença entre resistividade e rigidez dielétrica é que na primeira o material permaneceintacto, pois há apenas uma simples passagem de uma corrente elétrica, enquanto na segunda há uma descarga elétrica que prejudica a integridade estrutural da peça.
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Revisão
https://kahoot.it/
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Resumo
Importância do conhecimento dos materiais;
Conceitos importantes de ligações químicas;
Propriedades dos materiais:
Classificação geral;
Propriedades.
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