35. Explifique, em termos de aplicação eletrotécnica, duas vantagens do cobre sobre o alumínio e duas vantagens do alumínio sobre o cobre.

- Vantagens do Cu sobre o Al:

Maior condutividade térmica e elétrica, menor coeficiente de expansão térmica, menor módulo de elasticidade (módulo de Young - portanto menor deformação mecânica para um mesmo estresse aplicado), mais dúctil, baixo calor específico.

- Vantagens do Al sobre o Cu:

Mais barato e abundante, mais leve, elevada resistência à oxidação, maior temperatura máxima admissível.

Passo 1

O enunciado pede para compararmos, em aplicações eletrotécnicas, as principais vantagens do cobre em relação ao alumínio e vice-versa. Para isso vamos usar conceitos de condutividade elétrica, coeficiente de expansão térmica, densidade e custo dos materiais.

Passo 2

A primeira vantagem do cobre é a sua maior condutividade elétrica:
Como \sigma_{\text{Cu}}\approx5{,}8\times10^{7}\,\mathrm{S/m} e \sigma_{\text{Al}}\approx3{,}5\times10^{7}\,\mathrm{S/m}, um condutor de cobre tem menor resistência ôhmica que um de alumínio de mesma seção, reduzindo perdas por efeito Joule.
A segunda vantagem é o menor coeficiente de expansão térmica do cobre:
Como \alpha_{\text{Cu}}\approx16{,}5\times10^{-6}\,\mathrm{K^{-1}} e \alpha_{\text{Al}}\approx23{,}1\times10^{-6}\,\mathrm{K^{-1}}, o cobre varia menos de comprimento com a temperatura, diminuindo fadiga mecânica em terminais e conexões.

Passo 3

A primeira vantagem do alumínio é a sua menor densidade \rho_{\text{Al}}\approx2{,}70\,\mathrm{g/cm^3} versus \rho_{\text{Cu}}\approx8{,}96\,\mathrm{g/cm^3}, o que reduz o peso das linhas aéreas e facilita o manuseio e suporte estrutural.
A segunda vantagem do alumínio é o custo mais baixo e maior abundância:
Como o alumínio é mais barato por quilograma e amplamente disponível, o custo total de materiais e instalação em grandes redes de distribuição elétrica fica significativamente reduzido.

Resposta

Vantagens do cobre sobre o alumínio:
  • Maior condutividade elétrica, reduzindo perdas por efeito Joule.
  • Menor coeficiente de expansão térmica, minimizando fadiga mecânica em conexões.
Vantagens do alumínio sobre o cobre:
  • Menor densidade, reduzindo o peso e facilitando instalação.
  • Custo mais baixo e maior abundância, diminuindo o investimento em materiais.

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