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  • Materiais CondutoresMateriais Condutores

  • IntroduIntroduoo

    Os materiais condutores so caracterizados por diversas grandezas, as quais podemos destacar:

    Condutividade ou resistividade eltricaCoeficiente de temperaturaCondutividade trmicaPotencial de contatoComportamento mecnico

  • IntroduIntroduoo

    A escolha do material adequado nem sempre recai sobre aquele de caractersticas eltricas mais vantajosas.

    A deciso deve recair sobre um metal ou uma liga, que apesar de eletricamentemenos vantajoso, satisfaz as demais condies de utilizao.

  • IntroduIntroduoo

    Os principais materiais de elevada condutividade eltrica so os metais nobres, acrescidos de alguns outros grupos e de suas ligas.Os metais de alta condutividade podem ser empregados como:

    CondutoresEnrolamentos de mquinas eltricas Transformadores...

  • IntroduIntroduoo

    Em outras aplicaes, hinteresse em materiais compostos porligas de alta resistncia, com objetivo de fabricar:

    Resistncias Aparelhos de calefaoFilamentos para lmpadas incandescentes...

  • CaracterCaractersticas dos Materiais sticas dos Materiais CondutoresCondutores

    Variao da resistividade com a temperatura e a freqncia:

    Resistncia eltrica de uma dada pea de determinado material:

    R=.l/A resistividade eltrica do material (.cm)A seo transversal (em cm2)l Comprimento do condutor (em cm)

  • CaracterCaractersticas dos Materiais sticas dos Materiais CondutoresCondutores

    Representao da variao da resistncia e funo da temperatura.

    Temperatura as partculas vibram interferindo no movimento dos eltrons. Causando perdas no deslocamento dos eltrons e, conseqentemente, aquecimento do condutor.

    T

    R

  • CaracterCaractersticas dos Materiais sticas dos Materiais CondutoresCondutores

    O interesse prtico est no setor reto, trecho AB, cuja inclinao

    tg= R/Ta relao tg/R o coeficiente de temperatura da resistncia e indicado por TI. Onde a temperatura de referncia, tomada como T1=20oC.RT2=R20[1+ 20(T2-20)]

  • CaracterCaractersticas dos Materiais sticas dos Materiais CondutoresCondutores

    T1 T2T0

    R1R2

    Se a poro linear do grfico da resistncia em funo da temperatura for estendida paraesquerda ele cortara o eixo de temperatura no ponto T0, onde a resistncia nula.Essa temperatura T0 a temperatura inserida para resistncia zero (teoricamente -273 oC).Se T0 conhecida e se a resistncia R1 em outra temperatura T1 tambm conhecida ento a resistncia R2 a uma temperatura T2 pode ser encontrada.

    R

    T

    R2= (T2-T0/T1-T0).R1

  • CaracterCaractersticas dos Materiais sticas dos Materiais CondutoresCondutores

    A condutividade trmica de metais e ligas tambm de extrema importncia pois ela que demonstra a capacidade do material de liberar para o ambiente o aquecimento causado pelas perdas.

  • Exerccios_11. Encontre a resistncia a 20oC de uma barra de cobre recozido de 3m de

    comprimento e 0,5cm por 3cm de seo reta retangular.2. Encontre a resistncia de um condutor de alumnio cujo comprimento de 1000m e

    o dimetro de 1,626mm. O condutor est a 20oC.3. Qual a resistividade da platina se um cubo com 1cm possui uma resistncia de 10

    entre faces opostas.4. Um cabo de 20m de comprimento e rea de seo reta de 2,1mm2 possui uma

    resistncia de 1,17 a 20oC.5. Um certo condutor de alumnio possui uma resistncia de 5 a 20oC. Qual o

    comprimento de um condutor de cobre recozido de mesmo tamanho e mesma temperatura.

    6. Em uma rede area, um cabo de alumnio possui uma resistncia de 150 uma temperatura de 20oC. Encontre a resistncia desse cabo quando aquecido pelo sol a uma temperatura de 42oC.

    7. Encontre a resistncia a 35oC de um cabo de alumnio de comprimento 200m e dimetro de 1mm.

    8. Em uma rede eltrica, um cabo de cobre possui uma resistncia de de 100 a uma temperatura de 20oC. Qual a resistncia desse cabo quando aquecido pelo sol a uma temperatura de 38oC.

    9. Quando 120V so aplicados sobre uma lmpada, uma corrente de 0,5A circula fazendo com que o filamento de tungstnio atinja a uma temperatura de 2600 oC.Qual a resistncia do filamento dessa lmpada a uma temperatura de 20oC.

    10. Um certo condutor de cobre de um transformador desenergizado possui uma resistncia de 30 a 20oC. Quando em operao, entretanto, esta resistncia atinge 35. Encontre a temperatura do condutor para essa situao.

  • Tabela 1

    1017Quartzo 5x1011Mica1010Papel2500Silcio

    100x10-8Nicromo49x10-8Constantan

    12,3x10-8Ferro 2,83x10-8Alumnio1,72x10-8Cobre recozido1,64x10-8Prata

    Resistividade (.m a 20oC)Material

  • Tabela 2

    -0,0005Carbono0,000008Constantan0,0038Prata 0,00391Alumnio0,00393Cobre 0,0045Tungstnio

    Coeficiente de temperatura (oC-1 a 20oC)

    Material

  • Tabela 3

    -125000Constantan-243Prata -236Alumnio

    -234,5Cobre -202Tungstnio

    Temperatura inserida para resistncia zero(oC)

    Material

    A liga de constantan foi descoberta por um processo de tentativa e erro. Descobriu-se que uma liga de 60% Cobre e 40% Nquel proporcionava o mnimo de mudana de resistncia com a temperatura. Alguns anos maistarde, descobriu-se que uma liga de Nquel e Cromo, chamada de Nicromo, tambm era estvel com a temperatura.

  • Resistncia de Contato nos Metais

    Quando aplicamos uma pea metlica sobre a outra, com objetivo de contato eltrico, estas ficam na verdade separadas, qualquer que seja a presso a que sejam submetidas, por uma distncia relativamente grande se comparada s dimenses do tomo.

  • Resistncia de Contato nos Metais

    A passagem da energia de uma pea a outra se d por dois modos:

    Atravs da zona de contato ntimo, ou de conduo.Atravs da zona de disrupo, onde o gradiente de potencial pode alcanar valores elevados.

  • Resistncia de Contato nos Metais

    A partir do momento em que se apresentam ao mesmo tempo fenmenos condutores e disruptivosnos contatos, no possvel aplicar a estes a lei de Ohm.A resistncia de contato, no entanto, a relao entre a tenso nos bornes de contato e a intensidade de corrente que o atravessa.

    Essa resistncia no constante e depende da presso a que esto submetidas as peas (presso de contato), da sua composio, forma, seo, do sentido e intensidade da corrente, etc.

  • Resistncia de Contato nos Metais

    A prata, o cobre, o bronze, o lato e o tungstnio do bons contatos, a resistncia dos contatos de alumnio, entretanto, muito elevada.Considera-se um bom contato quando resulta muito pequena a diferena de temperatura entre os mesmo e os pontos ao redor.

  • Materiais de Elevada Condutividade

    Os metais so elementos qumicos que formam slidos opacos, lustrosos, bons condutores de eletricidade e calor e quando polidos bons refletores de luz.A maioria dos metais forte dtil, malevel e, em geral de alta densidade.

  • Materiais de Elevada Condutividade

    Cobre e suas ligas:O cobre apresenta vantagens a seguir, que lhe garantem posio de destaque entre os metais condutores.

    Pequena resistividadeCaractersticas mecnicas favorveisBaixa oxidao para maioria das aplicaesFcil deformao a frio e a quente

  • Materiais de Elevada Condutividade

    O cobre tem cor avermelhada caracterstica, o que o distingue de outros metais, que com exceo do ouro, so geralmente cinzentos, com diversas tonalidades. O valor da condutividade informa sobre o grau de pureza do cobre.Destaque-se ento que a condutividade eltrica do cobre muito influenciada na presena de impurezas, mesmo em pequenas quantidades.

  • Materiais de Elevada Condutividade

    O cobre resiste bem a ao da gua, de fumaas, sulfatos, carbonatos, sendo atacado pelo oxignio do ar, e em presena deste, cidos, sais e amonacos podem corroer o cobre.

  • Materiais de Elevada Condutividade

    Aplicaes do cobre:O cobre encruado ou duro usado nos casos em que se exige elevada dureza, resistncia a trao e pequeno desgaste...

    Redes areas de cabo n em trao eltrica, particularmente, para:

    Fios telefnicosPeas de contatoAnis coletores

  • Materiais de Elevada Condutividade

    Aplicaes do cobre:O cobre mole ou recozido:

    EnrolamentosBarramentosCabos isolados

    Casos intermedirios precisam ser devidamente especificados.

  • Materiais de Elevada Condutividade

    O cobre resiste bem a ao dos seguintes elementos:

    gua FumaasSulfatosCarbonatos...

  • Materiais de Elevada Condutividade

    O cobre atacado pelos seguintes elementos:

    Oxignio do arcidosSaisAmonaco...

  • Ligas de Cobre

    A escolha da liga deve levar em considerao, tambm, fatores econmicos.

    Um ex. so os bronzes (cobre e estanho), podem suportar adies, mais ou menos importantes de chumbo, de zinco e as vezes de nquel.

    Resistente ao desgaste por atrito;Fcil usinagem;So ligas elsticas.

  • Ligas de Cobre

    Outro ex. so os lates (cobre e zinco, com a adio de chumbo ou alumnio).

    Lates comuns no so aconselhveis quando existirem problemas de corroso;J os lates de alta resistncia, so possuidores de excelentes propriedades mecnicas e notvel resistncia a corroso.

  • Alumnio e suas LigasNo global de suas propriedades, o segundo metal mais usado na eletricidade;H nos ltimos anos uma preocupao permanente em substituir mais e mais as aplicaes do cobre pelo alumnio, por motivos econmicos.

    Mesmo considerando a necessidade de condutores de alumnio com dimetro maior que seria necessrio se o material fosse cobre, o fio de alumnio ainda tem a metade do peso de de cobre...

    Importante em aplicaes em que o aspecto peso tem importncia relevante. Ex.: instalaes eltricas de avies...

  • Alumnio e suas