Quais são os principais tipos de materiais condutores e isolantes usados em instalações elétricas industriais?

Passo 1

Beleza, o exercício pergunta: “Quais são os principais tipos de materiais condutores e isolantes usados em instalações elétricas industriais?”
Conteúdo: materiais elétricos (condutividade e isolação).
O que precisamos:
  • Entender o que faz um material ser condutor ou isolante (teoria de condutividade e resistividade).
  • Mostrar exemplos práticos de cada um usados em indústria.

Passo 2

Teoria básica de condutores
  • Num condutor, os elétrons de valência saltam facilmente de átomo em átomo, criando uma “corrente elétrica”.
  • A grandeza que mede essa facilidade é a condutividade elétrica σ (siemens por metro, S/m). O inverso é a resistividade ρ (ohm·m), ou seja σ = 1/ρ.
  • Quanto maior σ (ou menor ρ), melhor o material conduz.

Passo 3

Principais materiais condutores
  1. Cobre (Cu):
    • σ ≃ 5,8·10^7 S/m.
    • Vantagens: barato, bom de soldar, alta maleabilidade.
    • Uso: cabos de energia, barramentos.
  2. Alumínio (Al):
    • σ ≃ 3,5·10^7 S/m (um pouco pior que o cobre).
    • Vantagens: mais leve, mais barato em peso, bom para linhas aéreas.
  3. Prata (Ag):
    • σ ≃ 6,3·10^7 S/m (melhor condutor do que o cobre).
    • Desvantagem: preço alto, uso limitado a contatos críticos e blindagens especiais.

Passo 4

Teoria básica de isolantes
  • Num isolante, os elétrons estão fortemente ligados ao núcleo e não fluem.
  • Resistividade ρ é muito alta (≥10^12 Ω·m), condutividade σ é quase zero.
  • O objetivo é impedir fuga de corrente, proteger contra choques e curto-circuitos.

Passo 5

Principais materiais isolantes
  1. PVC (policloreto de vinila):
    • Barato, flexível, usado como capa de cabos.
  2. PE (polietileno) e XLPE (polietileno reticulado):
    • Melhor resistência térmica e dielétrica, usado em cabos de média/alta tensão.
  3. Borrachas sintéticas (EPR, silicone):
    • Boa flexibilidade, resistente a altas temperaturas e intempéries, usado em cabos flexíveis.
  4. Cerâmica e porcelana:
    • Usadas em isoladores de postes e barramentos de alta tensão.
  5. Vidro e mica:
    • Em componentes especiais (bujões, discos, placas isolantes de equipamentos de alta tensão).

Resposta

Materiais condutores principais:
  • Cobre, Alumínio, Prata.
Materiais isolantes principais:
  • Plásticos (PVC, PE, XLPE), borrachas (EPR, silicone), cerâmica/porcelana, vidro, mica.

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