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Diferenças entre condutores e isolantes

Os condutores e isolantes são materiais elétricos que apresentam comportamentos opostos. No artigo a seguir iremos explicar o conceito de ambos e quais são as suas diferenças. Boa leitura!

O que são condutores e isolantes?

Confira a seguir o conceito de materiais condutores e isolantes.

O que são condutores?

Os materiais condutores se caracterizam por ter facilidade de permitir a movimentação de cargas elétricas em seu interior. Em tais materiais há bastantes elétrons livres, que podem ser conduzidos quando uma diferença de potencial é aplicada neles. Entre os exemplos de materiais que são bons condutores estão metais como ouro, cobre e platina.  

O que são isolantes?

Os materiais isolantes se caracterizam por oferecer demasiada oposição à passagem de cargas elétricas. Os elétrons desses materiais se encontram ligados fortemente aos núcleos atômicos e, por esse motivo, não são conduzidos com facilidade. Entre os exemplos de materiais isolantes estão silicone, borracha, cerâmica e vidro. 

Resistividade e condutividade 

A resistividade – também chamada de resistência específica – é a propriedade física que permite identificar um material como condutor ou isolante. O símbolo da resistividade é o ρ e a sua unidade de medida é Ω.m. 

Outra propriedade física relevante para determinar se um material é condutor ou isolante é a condutividade cujo símbolo é o σ. Em linhas gerais, a condutividade de um material é o inverso da resistividade do mesmo. 

Logo, chegamos à conclusão de que condutividade e resistividade são grandezas inversamente proporcionais. Dessa forma, se um material possui condutividade baixa terá resistividade elevada e vice-versa. 

Do mesmo modo que, dadas as mesmas condições, um material condutor não apresenta características de materiais isolantes. A unidade de medida da condutividade é Ω-1.m-1.

Por que alguns materiais são isolantes e outros são condutores?

Nos dias atuais, são utilizados argumentos teóricos complexos para explicar a capacidade de condução de corrente elétrica em alguns materiais. Esses argumentos se relacionam com aspectos quânticos da matéria. A teoria utilizada para essa explicação é a teoria de bandas. 

Segundo essa teoria, os materiais isolantes possuem elétrons com níveis de energia abaixo do mínimo necessário para que ocorra a sua condução. Por sua vez, os materiais condutores apresentam elétrons com níveis de energia superiores a energia mínima necessária para que ocorra a condução. 

Os elétrons que podem ser conduzidos são separados dos que não podem por uma quantidade de energia chamada de gap. O gap dos materiais isolantes é bastante alto e, por isso, é preciso aplicar uma grande quantidade de energia neles. 

Essa grande energia é essencial para que os elétrons se movam de um ponto a outro. Nos materiais condutores, por sua vez, o gap de energia é muito baixo ou até nulo. Dessa forma, os elétrons têm facilidade para se deslocar no seu interior. 

Características dos materiais condutores

Os materiais condutores são aqueles em que a corrente elétrica é facilmente conduzida por eles. Eles têm como principais características ter baixas resistências elétricas e grande quantidade de elétrons livres. 

Se os materiais elétricos estão carregados eletricamente sem transportar cargas estão no que se chama de equilíbrio eletrostático. Em tais condições, os elétrons se encontram nas camadas mais externas do material e se posicionam exclusivamente na sua superfície, devido à repulsão entre as suas cargas e a sua grande mobilidade. 

Os metais caracterizam-se por serem bons condutores elétricos, por isso são bastante usados em circuitos elétricos e dispositivos eletrônicos. Alguns sais, quando dissolvidos em meio líquido, também se mostram ótimos condutores. 

Características dos materiais isolantes

A característica central dos materiais isolantes é oferecer resistência para a passagem de corrente elétrica. Se esses materiais estão eletricamente carregados, atuam “aprisionando” as cargas no seu interior. Há materiais isolantes que podem ser polarizados. 

Isso significa que se eles forem expostos a um forte campo elétrico externo formarão em seu interior um campo elétrico contrário, tornando ainda mais difícil a formação de correntes elétricas. Materiais elétricos que apresentam essa característica são chamados de dielétricos e são bastante empregados em capacitores. 

Pelo fato de se oporem fortemente à movimentação de cargas, os materiais isolantes são muito utilizados para isolar superfícies de contato. Assim, eles evitam acidentes com choques elétricos e reduzem a perda de energia em fios condutores. Fios de cobre que são utilizados em circuitos e motores recebem uma camada de verniz isolante para se tornarem seguros. 

Isolantes podem se tornar condutores? 

Materiais isolantes podem se tornar condutores se forem submetidos a condições especiais, como temperaturas elevadas, grandes diferenças de potencial ou tensão mecânica. Nessa situação a corrente elétrica que atravessa esses materiais leva a um grande aquecimento decorrente do efeito Joule (devido às colisões entre os elétrons e os átomos que formam o material em questão). 

Um exemplo de uma situação simples da ruptura da rigidez dielétrica é a formação de raios. Entre as nuvens carregadas e o solo se forma um grande campo elétrico. Esse campo é tão grande que se torna ionizado, de maneira que possibilitam que os elétrons saltem de átomo para átomo. No entanto, o ar – ainda que seja capaz de conduzir corrente elétrica – se torna um meio isolante depois da descarga atmosférica. 

Condutores e Isolantes: quais são as diferenças?

A seguir elaboramos um resumo das principais diferenças entre materiais condutores e isolantes. 

Resistência

Os materiais condutores apresentam baixa resistência à passagem da corrente elétrica. Os materiais isolantes, por sua vez, têm grande resistência à passagem da corrente elétrica.

Elétrons livres

Materiais condutores apresentam um número elevado de elétrons “livres” que estão ligados fracamente aos núcleos atômicos. Por isso, eles são chamados de elétrons de condução. Nos materiais isolantes há um número reduzido de elétrons e boa parte deles apresenta forte ligação com os seus núcleos. 

Gostou de saber mais sobre condutores e isolantes? Para conferir mais conteúdos como este, navegue pelo blog do Hexag!