Condutores e Isolantes

Rafael C. Asth

Professor de Matemática e Física

Condutores e isolantes são materiais elétricos que se comportam de maneiras opostas no que respeita à passagem de corrente elétrica.

Enquanto os condutores permitem a movimentação dos elétrons ou íons, os isolantes dificultam essa movimentação, ou seja, a passagem da eletricidade.

É o mesmo que dizer que os condutores conduzem as cargas, ou facilitam, a sua passagem e que os isolantes a isolam.

Isso acontece em decorrência da estrutura atômica das substâncias, ou melhor, dos elétrons que os materiais apresentam na sua camada de valência. A camada de valência é aquela que fica mais distante do núcleo atômico.

Condutores

Condutores elétricos são materiais de baixa resistividade. A resistividade é uma propriedade dos materiais, que caracteriza o quão fácil os portadores de carga podem se movimentar através deles.

Nos materiais condutores, as cargas elétricas se movimentam com mais liberdade em função dos elétrons livres presentes na sua camada de valência.

A ligação dos elétrons livres com o núcleo atômico é bastante fraca. Assim, esses elétrons têm tendência para serem doados, movimentam-se e espalham-se facilitando a passagem da eletricidade.

São exemplos de condutores elétricos os metais em geral, tais como cobre, ferro, ouro e prata.

Os condutores ainda podem ser de segunda espécie: soluções eletrolíticas, e soluções aquosas de ácidos, bases ou sais. Nestes condutores os portadores de cargas são íons negativos ou positivos.

Os condutores de terceira espécie são gases ionizados onde os portadores de carga podem ser íons positivos, negativos e elétrons livres.

Tipos de condutores

Sólidos - também chamados condutores metálicos, caracterizam-se pelo movimento dos elétrons livres e pela forte tendência de doar elétrons;
Líquidos - também chamados condutores eletrolíticos, caracterizam-se pelo movimento de cargas positivas (cátions) e negativas (ânions). Essa movimentação, em sentidos opostos, cria a corrente elétrica;
Gasosos - também chamados condutores de terceira classe, caracterizam-se pelo movimento de cátions e ânions. Ao contrário dos condutores líquidos, a energia é produzida através do choque entre as cargas e não isoladamente.

Isolantes

Isolantes elétricos são materiais de alta resistividade, de modo que os portadores de carga (elétrons e íons) têm dificuldade de se movimentarem através dos mesmos.

Nos materiais isolantes, também chamados dielétricos, verifica-se a ausência ou pouca presença de elétrons livres.

Isso faz com que os elétrons dos isolantes estejam fortemente ligados ao núcleo, inibindo a sua movimentação.

São exemplos de isolante elétricos: borracha, isopor, lã, madeira, plástico e papel, vácuo, vidro.

Resistividade e condutividade

Resistividade e condutividade são propriedade dos materiais, inversamente proporcionais, que indicam o quão bem um material conduz eletricidade.

Materiais com alta resistividade, possuem baixa condutividade, e vice-versa. Matematicamente, se relacionam como:

$começar estilo tamanho matemático 18px reto ró igual a 1 sobre reto sigma fim do estilo$

Onde:
$ró$ é a resistividade, medida em $reto ómega maiúsculo espaço. espaço reto m$ (ohm-metro);
$sigma$ é a condutividade, medida em $parêntese esquerdo reto ómega maiúsculo espaço. espaço reto m parêntese direito à potência de menos 1 fim do exponencial$ .

A resistividade também é afetada pela temperatura, portanto, a condutividade também. A resistividade aumenta com o aumento da temperatura.

Semicondutores

Os materiais semicondutores são aqueles que podem se comportam como um condutor ou como um isolante mediante as condições físicas.

Os exemplos mais comuns de semicondutores são silício e o germânio.

Exemplos condutores elétricos e isolantes

Metais	Resistividade $ró$ $parêntese esquerdo reto ómega maiúsculo espaço. espaço reto m parêntese direito$
Prata	$1 vírgula 62 espaço sinal de multiplicação espaço 10 à potência de menos 8 fim do exponencial$
Cobre	$1 vírgula 69 espaço sinal de multiplicação espaço 10 à potência de menos 8 fim do exponencial$
Semicondutores
Silício puro	$2 vírgula 5 espaço sinal de multiplicação espaço 10 ao cubo$
Silício b tipo n	$8 vírgula 7 espaço sinal de multiplicação espaço 10 à potência de menos 4 fim do exponencial$
Isolantes
Vidro	$10 à potência de 10 espaço fim do exponencial espaço menos espaço 10 à potência de 14$
Quartzo fundido	$semelhante 10 à potência de 16$

Referências Bibliográficas

HALLIDAY, DAVID. Fundamentos da Física, volume 3: eletromagnetismo. Rio de Janeiro, LTC, 2009.

Rafael C. Asth

Professor de Matemática licenciado, pós-graduado em Ensino da Matemática e da Física e Estatística. Atua como professor desde 2006 e cria conteúdos educacionais online desde 2021.