Resistividad y conductividad eléctricas
Introducción
La resistividad y la conductividad eléctricas son propiedades fundamentales que determinan cómo responden los materiales a las corrientes eléctricas. Estas propiedades son cruciales a la hora de diseñar sistemas eléctricos, seleccionar materiales para aplicaciones específicas y mejorar la eficiencia energética en diversas tecnologías.
Factores que afectan a la resistividad y conductividad eléctricas
Varios factores influyen en la resistividad y conductividad eléctricas de los materiales:
Temperatura
A medida que aumenta la temperatura, la resistividad de la mayoría de los conductores también aumenta debido al incremento de las vibraciones de la red que impiden el flujo de electrones. Por el contrario, en los semiconductores, la resistividad suele disminuir al aumentar la temperatura.
Composición de los materiales
Los distintos materiales tienen resistividades intrínsecas. Los metalessuelen tener una resistividad baja, lo que los convierte en excelentes conductores, mientras que los no metales y los aislantes tienen resistividades más altas.
Impurezas y defectos
La presencia de impurezas y defectos estructurales en un material puede interrumpir el flujo de electrones, aumentando la resistividad. Los materiales de gran pureza suelen presentar menor resistividad.
Dimensiones físicas
La resistividad de un material es independiente de su forma y tamaño. Sin embargo, la resistencia global de un material depende de su longitud y de su sección transversal.
Conductividad eléctrica de los metales
Los metales son famosos por su alta conductividad eléctrica, que se atribuye a la presencia de electrones libres que facilitan el movimiento de la carga eléctrica. La conductividad de los metales puede adaptarse mediante técnicas de aleación y procesamiento para satisfacer requisitos eléctricos específicos.
Tabla de resistividad y conductividad eléctricas
He aquí una tabla que resume la resistividad eléctrica y laconductividad de los materiales más comunes. La resistividad se mide normalmente en ohmios-metro (Ω-m), y la conductividad en siemens por metro (S/m).
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Material |
Resistividad (Ω-m) |
Conductividad (S/m) |
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Plata |
1.59 × 10-⁸ |
6.30 × 10⁷ |
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Cobre |
1.68 × 10-⁸ |
5.96 × 10⁷ |
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Oro |
2.44 × 10-⁸ |
4.10 × 10⁷ |
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2.82 × 10-⁸ |
3.55 × 10⁷ |
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Hierro |
9.71 × 10-⁸ |
1.03 × 10⁷ |
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Níquel |
6.99 × 10-⁸ |
1.43 × 10⁷ |
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5.60 × 10-⁷ |
1.79 × 10⁶ |
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Plomo |
2.20 × 10-⁷ |
4.55 × 10⁶ |
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1.06 × 10-⁷ |
9.43 × 10⁶ |
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Carbono (grafito) |
3.5 × 10-⁵ |
2.86 × 10⁴ |
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6.40 × 10³ |
1.56 × 10-⁴ |
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Caucho |
10¹⁴- 10¹⁶ |
10-¹⁶ - 10-¹⁴ |
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Vidrio |
10¹³ - 10¹⁶ |
10-¹³ - 10-¹⁶ |
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Madera (seca) |
10-¹ - 10¹² |
10¹⁰- 10-⁹ |
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Agua (destilada) |
18.2 × 10³ |
5.49 × 10-⁵ |
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Hormigón |
10¹⁴- 10¹⁶ |
10-¹⁶ - 10-¹⁴ |
Notas:
- Los metales(como la plata, el cobre y el aluminio) tienen baja resistividad, lo que significa que son excelentes conductores.
- Los semiconductores, como el silicio, tienen una resistividad moderada y se utilizan en dispositivos electrónicos.
- Los materiales aislantes como el caucho, el vidrio y la maderatienen una resistividad muy alta y una conductividad deficiente.
- El aguaen estado puro (destilada) tiene una resistividad relativamente alta, pero las impurezas (como las sales) aumentan mucho su conductividad.
Preguntas frecuentes
¿Cuál es la diferencia entre resistividad eléctrica y conductividad?
La resistividad eléctrica mide la fuerza con la que un material se opone al flujo de corriente eléctrica, mientras que la conductividad mide la facilidad con la que la corriente eléctrica puede fluir a través de un material.
¿Cómo afecta la temperatura a la conductividad eléctrica de los metales?
En los metales, a medida que aumenta la temperatura, la conductividad eléctrica suele disminuir porque el aumento de las vibraciones de la red dispersa los electrones con mayor eficacia.
¿Por qué los metales son mejores conductores que los no metales?
Los metales tienen electrones libres que se mueven fácilmente a través de la estructura reticular, facilitando el flujo de corriente eléctrica, mientras que los no metales carecen de estos portadores de carga libres.
¿Pueden las impurezas mejorar la conductividad de un metal?
En general, las impurezas aumentan la resistividad de un metal al alterar la estructura reticular regular, dificultando el flujo de electrones.
¿Qué aplicaciones requieren materiales de alta conductividad eléctrica?
Los materiales de alta conductividad eléctrica son esenciales en el cableado eléctrico, la transmisión de energía, los dispositivos electrónicos y componentes como conectores e interruptores.
