Porque utilizamos cobre de alta pureza como condutor em aplicações elétricas?

Passo 1

Beleza! A pergunta é: “Por que usamos cobre de alta pureza como condutor em aplicações elétricas?”
Conteúdo: física elétrica, mais especificamente resistividade de metais e influência de impurezas.
O que vamos precisar:
  • Entender o que é resistividade elétrica e condutividade.
  • Ver como impurezas afetam o movimento dos elétrons (modelo de Drude).
  • Ver a relação matemática básica entre resistividade e tempo médio de colisão.

Passo 2

Primeiro, a gente lembra que a resistividade ρ de um metal no modelo de Drude é dada por:
rho = mn e^2 tau
onde
  • é a massa do elétron,
  • é a densidade de elétrons livres,
  • é a carga do elétron,
  • é o tempo médio entre “colisões” dos elétrons com impurezas, fônons, etc.
Quanto maior for , menor será e, consequentemente, maior a condutividade .

Passo 3

Agora vem o pulo do gato:
  • Impurezas no metal funcionam como “obstáculos” para os elétrons, reduzindo .
  • Menos impurezas = elétrons “batem” menos enquanto se movimentam = maior.
  • Se aumenta, diminui e a corrente flui com menos perda de energia (menos calor gerado).

Passo 4

No caso do cobre de alta pureza, o número de impurezas é mínimo. Resultado prático:
  1. Resistência elétrica bem baixinha.
  2. Menor dissipação de potência .
  3. Menos aquecimento do condutor e maior eficiência.
  4. Confiabilidade em sistemas de alta corrente ou alta tensão.

Resposta

Usamos cobre de alta pureza porque ele tem pouquíssimas impurezas, o que aumenta o tempo médio de colisão dos elétrons, reduzindo a resistividade e melhorando a condutividade elétrica. Isso resulta em menor perda de energia, menos calor e maior eficiência nas linhas e dispositivos elétricos.

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