Características de Materiais Condutores: Condutividade, Coeficiente de Temperatura, Notas de aula de Materiais

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Materiais CondutoresMateriais Condutores^ Prof.: Sheila Santisi TravessaDisciplina: Materiais Elétricos

IntroduççãoIntrodu

ão

„^ Os materiais condutores são caracterizadospor diversas grandezas, as quais podemosdestacar:^ {^ Condutividade ou resistividade elétrica^ {^ Coeficiente de temperatura^ {^ Condutividade térmica^ {^ Potencial de contato^ {^ Comportamento mecânico

IntroduççãoIntrodu

ão

„^ Os principais materiais de elevadacondutividade elétrica são os metaisnobres, acrescidos de alguns outros grupose de suas ligas. „^ Os metais de alta condutividade podem serempregados como:^ {^ Condutores^ {^ Enrolamentos de máquinas elétricas^ {^ Transformadores...

IntroduççãoIntrodu

ão

„^ Em algumas outras aplicações, háinterresse em materiais normalmenteligas de alta resistência, com objetivode fabricar:^ {^ Resistências^ {^ Aparelhos de calefação^ {^ Filamentos para lâmpadasincandescentes...

CaracteríCaracter

ísticas dos Materiaissticas dos MateriaisCondutoresCondutores

„^ Representação da variação daresistência e função da temperatura.•Temperatura^

aspartículas vibraminterferindo no movimentodos elétrons.•Causando perdas nodeslocamento dos elétronse, conseqüentemente,aquecimento do condutor.

∆R ∆T

CaracteríCaracter

ísticas dos Materiaissticas dos MateriaisCondutoresCondutores

„^ O interesse prático está no setor reto,trecho AB, cuja inclinação é^ {^ tgα=^ ∆

R/∆T a relação tgα/R é o coeficiente detemperatura da resistência e indicado por α. Onde a temperatura de referência, éTI tomada como T=20^1

o^ C.

{^ R=R^ [1+T2^20

α(T^ -20)]^202

CaracteríCaracter

ísticas dos Materiaissticas dos MateriaisCondutoresCondutores

„^ A condutividade térmica de metais eligas também é de extremaimportância pois é ela que demonstraa capacidade do material de liberarpara o ambiente o aquecimentocausado pelas perdas.

Exercícios_

1.^ Encontre a resistência a 20

o C de uma barra de cobre recozido de 3m de comprimento e 0,5cm por 3cm de seção reta retangular.2. Encontre a resistência de um condutor de alumínio cujo comprimento é de 1000m eo diâmetro é de 1,626mm. O condutor está a 20

o C.

3.^ Qual a resistividade da platina se um cubo com 1cm possui uma resistência de 10μ

Ω

entre faces opostas.4. Um cabo de 20m de comprimento e área de seção reta de 2,1mm

2 possui uma resistência de 1,17Ω^ a 20

o C.

5.^ Um certo condutor de alumínio possui uma resistência de 5

oΩ a 20 C. Qual o comprimento de um condutor de cobre recozido de mesmo tamanho e mesmatemperatura.6. Em uma rede aérea, um cabo de alumínio possui uma resistência de 150

Ω^ à uma otemperatura de 20 C. Encontre a resistência desse cabo quando aquecido pelo sol auma temperatura de 42 o C.

7.^ Encontre a resistência a 35

o C de um cabo de alumínio de comprimento 200m e diâmetro de 1mm.8. Em uma rede elétrica, um cabo de cobre possui uma resistência de de 100

Ω^ a uma otemperatura de 20 C. Qual a resistência desse cabo quando aquecido pelo sol auma temperatura de 38 o C.

9.^ Quando 120V são aplicados sobre uma lâmpada, uma corrente de 0,5A circulafazendo com que o filamento de tungstênio atinja a uma temperatura de 2600oC.Qual a resistência do filamento dessa lâmpada a uma temperatura de 20

o C.

10.^ Um certo condutor de cobre de um transformador desenergizado possui umaresistência de 30

oΩ a 20 C. Quando em operação, entretanto, esta resistência atinge 35 Ω. Encontre a temperatura do condutor para essa situação.

Tabela 2

Carbono

Constantan

Prata

Alumínio

Cobre

Tungstênio

Coeficiente de temperaturao^ -1^ (^ C^ a 20

o^ C) Material

Tabela 3

Constantan

Prata

Alumínio

Cobre

Tungstênio

Temperatura inserida pararesistência zero(

o^ C) Material ¾A liga de constantan foi descoberta por um processo de tentativa e erro.Descobriu-se que uma liga de 60% Cobre e 40% Níquel proporcionava omínimo de mudança de resistência com a temperatura. Alguns anos maistarde, descobriu-se que uma liga de Níquel e Cromo, chamada de Nicromo,também era estável com a temperatura.

Resistência de Contato nos

Metais

„^ A passagem da energia de uma peçaa outra se dá por dois modos:^ {^ Através da zona de contato íntimo, ou decondução.^ {^ Através da zona de disrupção, onde ogradiente de potencial pode alcançarvalores elevados, muito pouco inferioresa rigidez dielétrica do ar.

Resistência de Contato nos

Metais

„^ A partir do momento em que se apresentam aomesmo tempo fenômenos condutores e disruptivosnos contatos, não é possível aplicar a estes a lei deOhm. „^ A resistência de contato, no entanto, é a relaçãoentre a tensão nos bornes de contato e aintensidade de corrente que o atravessa.^ {^ Essa resistência não é constante e depende da pressão aque estão submetidas as peças (pressão de contato), dasua composição, forma, seção, do sentido e intensidadeda corrente, etc.

Materiais de ElevadaCondutividade „ Os metais são elementos químicosque formam sólidos opacos, lustrosos,bons condutores de eletricidade ecalor e quando polidos bons refletoresde luz. „ A maioria dos metais é forte dútil,maleável e, em geral de altadensidade.

Materiais de ElevadaCondutividade „ Cobre e suas ligas: { O cobre apresenta vantagens a seguir,que lhe garantem posição de destaqueentre os metais condutores. „ Pequena resistividade „ Características mecânicas favoráveis „ Baixa oxidação para maioria das aplicações „ Fácil deformação a frio e a quente