--- title: "Condutores e isolantes" book: "Física do ensino fundamental" subject: physics language: pt chapter: 22 exercises: 11 source: https://one-course.com/books/physics/1/pt/chapter/22-condutores-e-isolantes --- # Capítulo 22 — Condutores e isolantes Por que os fios elétricos são feitos de metal — mas vestidos de plástico? Por que a pontezinha do [interruptor](https://one-course.com/books/physics/1/pt/chapter/16-um-primeiro-circuito-eletrico#ex-g3-first-electric-circuit-switch) conduz a corrente enquanto a carcaça dele mantém os seus dedos seguros? No ano passado fechamos voltas; neste ano perguntamos por quais materiais a eletricidade consegue passar. A resposta separa todos os materiais em dois tipos: [condutores](#def-g4-conductors-insulators-conductor) e [isolantes](#def-g4-conductors-insulators-insulator). ## 22.1 O testador **Método 22.1 (Construir um testador).** Monte a volta do ano passado — [pilha](https://one-course.com/books/physics/1/pt/chapter/16-um-primeiro-circuito-eletrico#def-g3-first-electric-circuit-battery), fios, lâmpada — mas deixe de propósito uma falha: duas pontas de fio soltas, à distância de um dedo. 1. encoste as duas pontas soltas uma na outra: a lâmpada acende — o testador funciona; 2. feche a falha com o objeto em teste, com uma ponta de metal bem apertada contra cada fio; 3. olhe a lâmpada: [luz](https://one-course.com/books/physics/1/pt/chapter/3-luz-e-sombras#def-g1-light-and-shadows-source) quer dizer que a eletricidade atravessou o objeto; escuro quer dizer que ela não conseguiu. A lâmpada dá a resposta: ela acende exatamente quando o objeto testado completa a volta. ![O testador: uma volta saudável com uma falha. Aquilo que fechar a falha está sendo testado — a lâmpada mostra se a corrente atravessa o objeto.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/physics-1/g4-conductors-insulators/fig-e1e0a16dd0b6.svg) *O testador: uma volta saudável com uma falha. Aquilo que fechar a falha está sendo testado — a lâmpada mostra se a corrente atravessa o objeto.* ## 22.2 Condutores e isolantes **Definição 22.2 (Condutor).** Um *condutor* é um material que deixa a eletricidade passar por ele. No testador, um condutor fechando a falha completa a volta e acende a lâmpada. **Definição 22.3 (Isolante).** Um *isolante* é um material que barra a eletricidade. Fechar a falha com um isolante deixa a volta tão aberta quanto antes: a lâmpada continua apagada. **Exemplo 22.4 (Uma manhã de testes).** Resultados de um testador de sala de aula: um clipe de aço — [luz](https://one-course.com/books/physics/1/pt/chapter/3-luz-e-sombras#def-g1-light-and-shadows-source). Uma moeda — [luz](https://one-course.com/books/physics/1/pt/chapter/3-luz-e-sombras#def-g1-light-and-shadows-source). Papel-alumínio — [luz](https://one-course.com/books/physics/1/pt/chapter/3-luz-e-sombras#def-g1-light-and-shadows-source). Uma chave — [luz](https://one-course.com/books/physics/1/pt/chapter/3-luz-e-sombras#def-g1-light-and-shadows-source). Uma régua de plástico — escuro. Um lápis de madeira — escuro. Uma bolinha de gude de vidro — escuro. Uma borracha — escuro. Uma tira de papel — escuro. O padrão salta aos olhos: os objetos que acendem a lâmpada são todos feitos de metal. **Proposição 22.5 (Os metais conduzem).** Todos os metais conduzem eletricidade — ferro, cobre, alumínio, ouro, todos eles, e é por isso que a exigência do [ímã](https://one-course.com/books/physics/1/pt/chapter/6-imas#def-g1-magnets-magnet) com o ferro nos surpreendeu, mas o testador nunca vai surpreender. A maioria dos outros [sólidos](https://one-course.com/books/physics/1/pt/chapter/14-solidos-liquidos-gases#def-g3-solids-liquids-gases-solid) do dia a dia — plástico, madeira, vidro, borracha, papel, cera — são [isolantes](#def-g4-conductors-insulators-insulator). **Observação 22.6 (Condutor não é magnético).** Não confunda os dois talentos dos metais. O [ímã](https://one-course.com/books/physics/1/pt/chapter/6-imas#def-g1-magnets-magnet) escolhe só o ferro e a família dele; a corrente elétrica é muito menos exigente e viaja por *todos* os metais. O papel-alumínio que ignorou o seu [ímã](https://one-course.com/books/physics/1/pt/chapter/6-imas#def-g1-magnets-magnet) conduz corrente lindamente — dois jogos diferentes, duas regras diferentes. ## 22.3 Condutores e isolantes trabalham juntos **Exemplo 22.7 (Anatomia de um fio).** Olhe a ponta do cabo de uma luminária, onde ele entra no plugue: por dentro corre cobre brilhante — um [condutor](#def-g4-conductors-insulators-conductor), a estrada da corrente; em volta dele se enrola um plástico colorido — um [isolante](#def-g4-conductors-insulators-insulator), a cerca da estrada. O cobre faz o trabalho; o plástico mantém a corrente dentro e os seus dedos fora. Todo cabo da sua casa junta os dois: um [condutor](#def-g4-conductors-insulators-conductor) dentro de um [isolante](#def-g4-conductors-insulators-insulator). ![Um cabo elétrico despido: uma estrada de cobre para a corrente, dentro de uma cerca de plástico para a segurança.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/physics-1/g4-conductors-insulators/fig-8e20c1e791ef.svg) *Um cabo elétrico despido: uma estrada de cobre para a corrente, dentro de uma cerca de plástico para a segurança.* ![A ponta cortada de um cabo, de verdade: fios de cobre brilhantes — o condutor — dentro da capa colorida de plástico — o isolante.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/physics-1/g4-conductors-insulators/img-8d572e6def44.jpg) *A ponta cortada de um cabo, de verdade: fios de cobre brilhantes — o [condutor](#def-g4-conductors-insulators-conductor) — dentro da capa colorida de plástico — o [isolante](#def-g4-conductors-insulators-insulator).* **Exemplo 22.8 (Lendo os objetos do dia a dia).** Agora muitos projetos se explicam sozinhos. O [interruptor](https://one-course.com/books/physics/1/pt/chapter/16-um-primeiro-circuito-eletrico#ex-g3-first-electric-circuit-switch): uma ponte de metal (ela precisa levar corrente) numa carcaça de plástico (o seu dedo não pode). A chave de fenda do eletricista: haste de aço, cabo [isolante](#def-g4-conductors-insulators-insulator) e grosso. A tomada: metal lá no fundo, face de plástico do lado de fora. As torres de transmissão levam cabos de metal nus lá no alto, fora de alcance, pendurados em discos [isolantes](#def-g4-conductors-insulators-insulator) compridos para que a corrente não escorra para a torre. **Observação 22.9 (Água, gente e por que as regras existem).** Falta nomear mais um [condutor](#def-g4-conductors-insulators-conductor): as *coisas úmidas* — inclusive a pele humana úmida. Nós conduzimos mal, mas a tomada empurra com tanta [força](https://one-course.com/books/physics/1/pt/chapter/12-empurroes-e-puxoes-as-forcas#def-g2-pushes-and-pulls-force) que “mal” já é muito mais que suficiente. Essa é a razão profunda por trás das regras de segurança que você conhece: nunca enfiar nada em tomadas, nunca tocar em nada elétrico com as mãos molhadas, manter secadores de cabelo longe da banheira. O testador de [pilha](https://one-course.com/books/physics/1/pt/chapter/16-um-primeiro-circuito-eletrico#def-g3-first-electric-circuit-battery) é seguro *porque* o empurrão de uma [pilha](https://one-course.com/books/physics/1/pt/chapter/16-um-primeiro-circuito-eletrico#def-g3-first-electric-circuit-battery) é pequenininho; a tomada não perdoa nada. ## 22.4 Exercícios **Exercício 22.1 ★.** O que é um [condutor](#def-g4-conductors-insulators-conductor)? E um [isolante](#def-g4-conductors-insulators-insulator)? Qual dos dois acende a lâmpada do testador? **Solução de Exercício 22.1.** Um [condutor](#def-g4-conductors-insulators-conductor) deixa a eletricidade passar por ele; um [isolante](#def-g4-conductors-insulators-insulator) a barra. O [condutor](#def-g4-conductors-insulators-conductor) acende a lâmpada — ele fecha a volta. **Exercício 22.2 ★.** Separe em [condutores](#def-g4-conductors-insulators-conductor) e [isolantes](#def-g4-conductors-insulators-insulator): uma colher de aço; uma rolha; papel-alumínio; um copo de vidro; uma moeda de cobre; uma peça de plástico. **Solução de Exercício 22.2.** [Condutores](#def-g4-conductors-insulators-conductor): a colher de aço, o papel-alumínio, a moeda de cobre. [Isolantes](#def-g4-conductors-insulators-insulator): a rolha, o copo de vidro, a peça de plástico. **Exercício 22.3 ★.** Antes de qualquer teste, como você confere que o próprio testador funciona? Por que essa conferência é importante? **Solução de Exercício 22.3.** Encoste as duas pontas soltas diretamente uma na outra: a lâmpada tem de acender. Se o próprio testador estiver com defeito, todo objeto pareceria [isolante](#def-g4-conductors-insulators-insulator) — a conferência protege contra condenar inocentes. **Exercício 22.4 ★.** Um objeto em teste deixa a lâmpada apagada. Dê dois motivos possíveis — um sobre o objeto, outro sobre um teste malfeito. **Solução de Exercício 22.4.** Ou o objeto é [isolante](#def-g4-conductors-insulators-insulator) — ou o teste foi malfeito: uma ponta de fio encostando em tinta, verniz ou sujeira em vez de apertar firme no material nu do objeto (ou uma ligação se soltou). **Exercício 22.5 ★.** Por que o cabo de uma luminária é de cobre por dentro e de plástico por fora? Que serviço cada material faz? **Solução de Exercício 22.5.** O cobre conduz: ele é a estrada da corrente até a lâmpada. O plástico isola: ele mantém a corrente dentro do fio e os dedos em segurança do lado de fora. **Exercício 22.6 ★.** Num [interruptor](https://one-course.com/books/physics/1/pt/chapter/16-um-primeiro-circuito-eletrico#ex-g3-first-electric-circuit-switch), qual parte é condutora e qual é [isolante](#def-g4-conductors-insulators-insulator)? Por que ele precisa das duas? **Solução de Exercício 22.6.** A pontezinha de metal conduz — ela precisa fechar a volta quando o [interruptor](https://one-course.com/books/physics/1/pt/chapter/16-um-primeiro-circuito-eletrico#ex-g3-first-electric-circuit-switch) está ligado. A carcaça isola — os dedos apertam nela o dia inteiro. Sem a ponte, não há [luz](https://one-course.com/books/physics/1/pt/chapter/3-luz-e-sombras#def-g1-light-and-shadows-source); sem a carcaça, não há segurança. **Exercício 22.7 ★.** O papel-alumínio ignora completamente um [ímã](https://one-course.com/books/physics/1/pt/chapter/6-imas#def-g1-magnets-magnet). Ele vai acender a lâmpada do testador? Qual regra responde, e contra qual confusão a [Observação 22.6](#rem-g4-conductors-insulators-notmagnet) avisa? **Solução de Exercício 22.7.** Vai — o alumínio é um metal, e todos os metais conduzem. O aviso: ser magnético e ser [condutor](#def-g4-conductors-insulators-conductor) são talentos diferentes; a regra do [ímã](https://one-course.com/books/physics/1/pt/chapter/6-imas#def-g1-magnets-magnet), que só quer ferro, não diz nada sobre conduzir. **Exercício 22.8 ★.** Um lápis é madeira com uma mina de grafite. O testador de Nino fica apagado ao atravessar a madeira pintada, mas acende fraquinho de ponta a ponta pela grafite apontada. O que Nino descobriu sobre os dois materiais do lápis? **Solução de Exercício 22.8.** A madeira (e a tinta) é [isolante](#def-g4-conductors-insulators-insulator), mas a mina de grafite lá dentro é condutora — um raro [condutor](#def-g4-conductors-insulators-conductor) que não é metal, correndo escondida pelo lápis de ponta a ponta. **Exercício 22.9 ★.** Por que as chaves de fenda e os alicates dos eletricistas têm cabos grossos de plástico? Qual material está protegendo quem? **Solução de Exercício 22.9.** O [isolante](#def-g4-conductors-insulators-insulator) está protegendo a pessoa: se o metal da ferramenta encostar em alguma coisa elétrica, o cabo grosso de plástico impede que a corrente atravesse para a mão. **Exercício 22.10 ★★.** Uma corrente de pescoço dá “[luz](https://one-course.com/books/physics/1/pt/chapter/3-luz-e-sombras#def-g1-light-and-shadows-source)” no testador; um colar de contas de madeira dá “escuro”; um colar de contas de metal com nós num cordão grosso de algodão também dá “escuro” — embora cada conta conduza! Explique o terceiro resultado seguindo a estrada da corrente de conta em conta. **Solução de Exercício 22.10.** A corrente precisa percorrer a estrada inteira. Na corrente de pescoço, elo de metal encosta em elo de metal: uma estrada de metal completa. No colar de contas, entre uma conta de metal e a seguinte há um trecho de nó de algodão — um [isolante](#def-g4-conductors-insulators-insulator) — então a estrada está interrompida em cada conta: escuro, apesar de tantos [condutores](#def-g4-conductors-insulators-conductor). **Exercício 22.11 ★★.** Por que é muito mais perigoso tocar em coisas elétricas com as mãos molhadas do que com as mãos secas? E por que o testador de [pilha](https://one-course.com/books/physics/1/pt/chapter/16-um-primeiro-circuito-eletrico#def-g3-first-electric-circuit-battery) é seguro para as suas experiências enquanto a tomada nunca é? Use a [Observação 22.9](#rem-g4-conductors-insulators-safety). **Solução de Exercício 22.11.** A pele úmida conduz muito melhor que a pele seca, então mãos molhadas oferecem à corrente uma estrada fácil através do corpo. O testador de [pilha](https://one-course.com/books/physics/1/pt/chapter/16-um-primeiro-circuito-eletrico#def-g3-first-electric-circuit-battery) é seguro porque o empurrão de uma [pilha](https://one-course.com/books/physics/1/pt/chapter/16-um-primeiro-circuito-eletrico#def-g3-first-electric-circuit-battery) é pequenininho; o empurrão da tomada é centenas de vezes mais possante — através de pele úmida ele pode ser mortal, e é por isso que as regras liberam brincadeiras com [pilha](https://one-course.com/books/physics/1/pt/chapter/16-um-primeiro-circuito-eletrico#def-g3-first-electric-circuit-battery) e proíbem tomadas, sempre.