Tabla de resisitividad de materiales
Tabla de Conductores
Tabla clasificación de aislantes
miércoles, 24 de febrero de 2016
Conductividad, Resistividad, Resistencia y Conductancia, modelo matemático, unidades en el sistema internacional y unidades dimensionales.
Resistividad
CONDUCTIVIDAD ELÉCTRICA
La resistividad es la resistencia eléctrica específica de un material. Se designa por la letra griega rho minúscula (ρ) y se mide en ohmios por metro (Ω•m).[1]
Su valor describe el comportamiento de un material frente al paso de corriente eléctrica, por lo que da una idea de lo buen o mal conductor que es. Un valor alto de resistividad indica que el material es mal conductor mientras que uno bajo indicará que es un buen conductor.
Generalmente la resistividad de los metales aumenta con la temperatura, mientras que la resistividad de los semiconductores disminuye ante el aumento de la temperatura.
Tabla de resistividades de algunos materiales:
Material Resistividad (en 20 °C-25 °C) (Ω·m)
Plata[2] 1,55 x 10-8
Cobre[3] 1,71 x 10-8
Oro[4] 2,22 x 10-8
Aluminio[5] 2,82 x 10-8
Wolframio[6] 5,65 x 10-8
Níquel[7] 6,40 x 10-8
Hierro[8] 9,71 x 10-8
Platino[9] 10,60 x 10-8
Estaño[10] 11,50 x 10-8
Acero inoxidable 301[11] 72,00 x 10-8
Grafito[12] 60,00 x 10-8
CONDUCTIVIDAD ELÉCTRICA
Se define como la capacidad que tienen las sales inorgánicas en solución ( electrolitos ) para conducir la corriente eléctrica.
El agua pura, prácticamente no conduce la corriente, sin embargo el agua con sales disueltas conduce la corriente eléctrica. Los iones cargados positiva y negativamente son los que conducen la corriente, y la cantidad conducida dependerá del número de iones presentes y de su movilidad.
En la mayoría de las soluciones acuosas, entre mayor sea la cantidad de sales disueltas, mayor será la conductividad, este efecto continúa hasta que la solución está tan llena de iones que se restringe la libertad de movimiento y la conductividad puede disminuir en lugar de aumentas, dándose casos de dos diferentes concentraciones con la misma conductividad. Todos los valores de conductividad están referidos a una temperatura de referencia de 25 ° C
Algunas sustancias se ionizan en forma más completa que otras y por lo mismo conducen mejor la corriente. Cada ácido, base o sal tienen su curva característica de concentración contra conductividad.
Son buenos conductores : los ácidos, bases y sales inorgánicas: HCl, NaOH, NaCl, Na2CO3 ....etc.
Son malos conductores : Las moléculas de sustancias orgánicas que por la naturaleza de sus enlaces son no iónicas: como la sacarosa, el benceno, los hidrocarburos, los carbohidratos.... etc, estas sustancias, no se ionizan en el agua y por lo tanto no conducen la corriente eléctrica.
Un aumento en la temperarura, disminuye la viscosidad del agua y permite que los iones se muevan más rapidamente, conduciendo más electricidad. Este efecto de la temperatura es diferente para cada ion, pero tipicamente para soluciones acuosas diluidas, la conductividad varía de 1 a 4 % por cada ° C.
Conociendo estos factores, la medición de la conductividad nos permite tener una idea muy aproximada de la cantidad de sales disueltas.
RESISTENCIA ELÉCTRICA
Sabemos que una bateria o un acumulador de algun tipo es el impulsor, primer movil y fuente de voltaje de un circuito electrico. La corriente que se maneje no solo depende de su voltaje, sino tambien de la resistencia electrica que ofrece el conductor al paso de la carga. eso se parece a la tasa de flujo de agua en un tubo, que depende no solo de la diferencia de presion entre los extremos del tubo, sino tambien de la resistencia que presenta el tubo mismo. Un tubo corto presenta menos resistencia al flujo de agua que uno largo: cuando mayor sea el diametro del tubo, su resistencia sera menor. Es igual con las resistencias de los conductores por los que luye la corriente. la resistencia de un alambre depende de su grosor y su longitud, asi como de su conductividad. Los alambres gruesos tienen menos resistencia que los delgados. Los alambres mas largos tienen mas resistencias que los cortos.La resistencia electrica tambien depende de la temperatura. cuando mayor sea la agitacion de los atomos dentro del conductor, sera mayor la resistencia que presente al flujo de carga. Para la mayoria de los conductores, mayor temperatura equivale a mayor resistencia. La resistencia de algunos materiales llega a ser cero a muy bajas temperaturas.
La resistencia electrica se expresa en unidades llamadas ohms.
El nombre de la unidad es en honor del fisico aleman Georg simon Ohm, quien descubrio en 1826 una relacion sencilla, pero muy importante, entre el voltaje, la corriente y la resistencia.
La resistencia como componente de un circuito
Todos los componentes eléctricos y electrónicos presentan en mayor o menor medida una cierta resistencia al paso de la corriente, si bien ésta suele ser pequeña. Hay sin embargo componentes eléctricos denominados resistencias que se introducen en los circuitos para dificultar el paso de la corriente, bien sea para disminuir la intensidad, protegiendo así los demás componentes, bien para obtener calor por efecto Joule en la propia resistencia, como es el caso de las cocinas y las calefacciones eléctricas domésticas, cafeteras, hornos de secado industriales, etc.
Codificación
La corriente máxima de una resistencia viene condicionada por la máxima potencia que puede disipar su cuerpo. Esta potencia se puede identificar visualmente a partir del diámetro sin que sea necesaria otra indicación. Los valores más corrientes son 0,25 W, 0,5 W y 1 W.
Los otros datos se indican con un conjunto de rayas de colores sobre el cuerpo del elemento. Son tres, cuatro o cinco rayas; dejando la raya de tolerancia (normalmente plateada o dorada) a la derecha, se leen de izquierda a derecha. La última raya indica la tolerancia (precisión). De las restantes la última es el multiplicador y las otras las cifras significativas.
El valor se obtiene leyendo las cifras como un número de una, dos o tres cifras y, después, multiplicando el resultado por el multiplicador, obteniéndose el resultado en ohmios (Ω); en ocasiones puede aparecer una banda adicional indicando el efecto de la temperatura en la variación de la resistencia. En aquellos casos en los que no hay espacio para dibujar las bandas de colores, se emplean dígitos, con igual significado que en el caso de la codificación con cuatro bandas: los primeros serán las cifra significativas y el último el multiplicador; por ejemplo una resistencia 123, será de 12.000 W.
La nomenclatura normalizada emplea las letras R (1), K (kilo = 1.000) y M (mega = 1.000.000) como multiplicadores, en la posición que ocuparía el punto en la escritura del número. La segunda letra hace referencia a la tolerancia M=±20%, K=±10%, J=±5%, G=±2%, F=±1%. En los ejemplos se indica, entre paréntesis, la codificación de las resistencias con esta nomenclatura.
CONDUCTANCIA ELÉCTRICA.
La conductancia esta directamente relacionada con la facilidad que ofrece un material cualquiera al paso de la corriente electrica. La conductancia es lo opuesto a la resistencia. A mayor conductancia la resistencia disminuye y viceversa, a mayor resistencia, menos conductancia, por lo que ambas son inversamente proporcionales.
Existen algunos materiales que conducen mejor la corriente que otros. Los mejores conductores son, los metales, principalmente el oro (Au) y la plata (Ag), pero por su alto costo en el mercado se prefiere utilizar en primer lugar, el cobre (Cu) y en segundo el aluminio (Al), por ser ambos metales buenos conductores de la electricidad y tener un cosot mucho mas bajo que el oro y la plata.
Otros tipos de materiales como el alambre nocromo (Ni-Cr, aleacion de niquel y cromo), la manganina, el carbon, etc. no son buenos conductores y ofrecen mayor resistencia al paso de la corriente electrica, por lo que son utilizados como resistencias electricas, para producir calor fundamentalmente o controlar el paso de la corriente por los circuitos electronicos.
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Ademas de los conductores y las resistencias, existen otros materiales llamados semiconductores como por ejemplo el germanio y el silicio que permiten el paso de corriente eléctrica en un solo sentido. El silicio se emplea en la fabricación de diodos, transistores, circuitos integrados y microprocesadores.
Por otro lado, podemos encontrar materiales no conductores, que ofrecen total resistencia al flujo de corriente eléctrica, se encuentra el vidrio, el plástico, el pvc, la porcelana, la goma, etc. que se emplean como materiales aislantes el los circuitos eléctricos.
si hacemos una comparación entre diferentes materiales como el cobre, nicromo, silicio, porcelana, buscamos en una tabla sus coeficientes de resistividad a 20º veremos que el cobre tiene 0,0172, el nicromo 1,5 y el silicio 1,000 ohm* mm/ m, mientras el coeficiente de la porcelana es infinito.
De acuerdo con la ley de ohm, el valor de la resistencia R se obtiene dividiendo el voltaje o tensión en volt E del circuito, por el valor de la intensidad I en ampere como se muestra en el ejemplo.
Si representamos la conductancia eléctrica con la letra G(sabiendo que es lo opuesto a la resistencia y que podemos representarla como 1/R ) es posible hallar su valor invirtiendo los valores de la tensión y la intensidad en la formula anterior, tal como se muestra a continuación :
 |
| Por tanto, sustituyedo por Gtendremos: |
 |
O tambien:
 |
El valor de la conductancia G de un material se indica en siemens y se identifica con la letra S. Un siemens equivale a:
 o  |
CONDUCTORES, AISLANTES SEMICONDUCTORES EN FUNCIÓN DEL ESTADO DE LOS ELECTRONES EN LOS CUERPOS MATERIALES
Conductores, aislantes y semiconductores en función del estado de los electrones en los cuerpos materiales.
- CONDUCTORES
Esquema de la estructura interna de un material conductor
Son materiales que conducen la corriente eléctrica con facilidad. Generalmente son metales (cobre, aluminio...). Los metales son materiales sólidos constituidos por un bloque interior muy compacto, formado por núcleos atómicos, rodeados por una especie de «nube» de electrones. Los electrones que configuran esta nube se encuentran desligados de sus átomos, es decir, se trata de electrones « libres » que pueden moverse fácilmente.Esta facilidad de movimiento es la razón por la que los metales son buenos conductores de la corriente eléctrica, pues los electrones se pueden desplazar fácilmente a través de ellos.
- AISLANTES
Esquema de un material aislante
Son materiales que no conducen la corriente eléctrica, es decir, no permiten que los electrones se desplacen a través de ellos. Esto se debe a que en estos materiales todos los electrones se encuentran fuertemente ligados a sus átomos respectivos, ya que forman parte de los enlaces atómicos que configuran su estructura interna. En consecuencia, los electrones no se pueden mover, es decir, no existen electrones libres, y esto impide que pueda pasar la corriente eléctrica a través del material aislante.
- SEMICONDUCTORES
Los semiconductores
-Los materiales se comportan de modo diferente según su capacidad para transportar la corriente eléctrica. Basándose en este comportamiento, los diferentes tipos de materiales existentes se pueden clasificar en conductores, aislantes y semiconductores, que constituyen la base de los dispositivos electrónicos.
Son materiales que presentan unas características intermedias entre los conductores y los aislantes. En condiciones normales son aislantes y no dejan pasar la corriente eléctrica, pero bajo ciertas circunstancias, si reciben energía externa, pueden pasar a ser conductores. Los materiales semiconductores pueden ser intrínsecos o extrínsecos.
Semiconductores intrínsecos
Los principales materiales que presentan propiedades semiconductoras son elementos simples, como el silicio (Si) y el germanio (Ge).Estos elementos son tetravalentes, es decir, tienen cuatro electrones de valencia, y forman enlaces covalentes en los que comparten estos electrones con los átomos vecinos. El enlace covalente mantiene «anclados» a los electrones e impide su desplazamiento, por lo que da lugar a materiales que no pueden conducir la corriente eléctrica.
Los principales materiales que presentan propiedades semiconductoras son elementos simples, como el silicio (Si) y el germanio (Ge).Estos elementos son tetravalentes, es decir, tienen cuatro electrones de valencia, y forman enlaces covalentes en los que comparten estos electrones con los átomos vecinos. El enlace covalente mantiene «anclados» a los electrones e impide su desplazamiento, por lo que da lugar a materiales que no pueden conducir la corriente eléctrica.
Semiconductores extrínsecos
Los semiconductores intrínsecos presentan una conductividad muy baja, por lo que se han buscado métodos para aumentar su valor. Esto ha dado lugar al desarrollo de los semiconductores extrínsecos.También podemos conseguir que un material semiconductor se convierta en conductor aportándole las cargas eléctricas necesarias para que pueda conducir la corriente eléctrica. Esto se logra introduciendo impurezas en el material, mediante un proceso denominado dopado, y en este caso hablamos de conducción extrínseca.
ESTRUCTURA DE LA MATERIA
La materia consiste de partículas extremadamente pequeñas agrupadas juntas para formar el átomo. Hay una 90 ocurrencias naturales de estas agrupaciones de partículas llamadas elementos.
Estos elementos fueron agrupados en la tabla periódica de los elementos en secuencia de acuerdo a sus números atómicos y peso atómico. Hay además 23 elementos hechos por el hombre que no ocurren en la naturaleza, por lo que al final son unos 113 elementos conocidos hasta la fecha. Estos elementos no pueden cambiarse por procesos químicos. Ellos solo pueden ser cambiados por reacción nuclear o atómica, sin embargo pueden ser combinados para producir el incontable número de compuestos con los que tropezamos día a día.
MOLECULAS
En química, una molécula (del nuevo latín molécula, que es un diminutivo de la palabra moles, 'masa') es un grupo eléctricamente neutro y suficientemente estable de al menos dos átomos en una configuración definida, unidos por enlaces químicos fuertes.
ATOMO
Un átomo es la unidad constituyente más pequeña de la materia que tiene las propiedades de un elemento químico.1 Cada sólido,líquido, gas y plasma se compone de átomos neutros o ionizados. Los átomos son muy pequeños; los tamaños típicos son alrededor de 100 pm (diez mil millonésima parte de un metro).2 No obstante, los átomos no tienen límites bien definidos y hay diferentes formas de definir su tamaño que dan valores diferentes pero cercanos.
ELECTRONES
El electrón (del griego clásico ἤλεκτρον ḗlektron ámbar), comúnmente representado por el símbolo: e−, es una partícula subatómica con una carga eléctrica elemental negativa.12 Un electrón no tiene componentes o subestructura conocidos, en otras palabras, generalmente se define como una partícula elemental. En la teoría de cuerdas se dice que un electrón se encuentra formado por una subestructura (cuerdas).2 Tiene una masa que es aproximadamente 1836 veces menor con respecto a la del protón.13 El momento angular (espín) intrínseco del electrón es un valor semientero en unidades de ħ, lo que significa que es un fermión. Su antipartícula es denominada positrón: es idéntica excepto por el hecho de que tiene cargas —entre ellas, la eléctrica— de signo opuesto. Cuando un electrón colisiona con un positrón, las dos partículas pueden resultar totalmente aniquiladas y producir fotones de rayos gamma.}
PROTONES
En física, el protón es una partícula subatómica con una carga eléctrica elemental positiva 1 (1,6 × 10-19 C), igual en valor absoluto y de signo contrario a la del electrón, y una masa 1836 veces superior a la de un electrón.
NEUTRON
El neutrón es una partícula subatómica, un nucleón, sin carga neta, presente en el núcleo atómico de prácticamente todos losátomos, excepto el protio. Aunque se dice que el neutrón no tiene carga, en realidad está compuesto por tres partículas fundamentales cargadas llamadas quarks, cuyas cargas sumadas son cero. Por tanto, el neutrón es un barión neutro compuesto por dos quarks de tipo abajo, y un quark de tipo arriba.
Estos elementos fueron agrupados en la tabla periódica de los elementos en secuencia de acuerdo a sus números atómicos y peso atómico. Hay además 23 elementos hechos por el hombre que no ocurren en la naturaleza, por lo que al final son unos 113 elementos conocidos hasta la fecha. Estos elementos no pueden cambiarse por procesos químicos. Ellos solo pueden ser cambiados por reacción nuclear o atómica, sin embargo pueden ser combinados para producir el incontable número de compuestos con los que tropezamos día a día.
MOLECULAS
En química, una molécula (del nuevo latín molécula, que es un diminutivo de la palabra moles, 'masa') es un grupo eléctricamente neutro y suficientemente estable de al menos dos átomos en una configuración definida, unidos por enlaces químicos fuertes.
ATOMO
Un átomo es la unidad constituyente más pequeña de la materia que tiene las propiedades de un elemento químico.1 Cada sólido,líquido, gas y plasma se compone de átomos neutros o ionizados. Los átomos son muy pequeños; los tamaños típicos son alrededor de 100 pm (diez mil millonésima parte de un metro).2 No obstante, los átomos no tienen límites bien definidos y hay diferentes formas de definir su tamaño que dan valores diferentes pero cercanos.
ELECTRONES
El electrón (del griego clásico ἤλεκτρον ḗlektron ámbar), comúnmente representado por el símbolo: e−, es una partícula subatómica con una carga eléctrica elemental negativa.12 Un electrón no tiene componentes o subestructura conocidos, en otras palabras, generalmente se define como una partícula elemental. En la teoría de cuerdas se dice que un electrón se encuentra formado por una subestructura (cuerdas).2 Tiene una masa que es aproximadamente 1836 veces menor con respecto a la del protón.13 El momento angular (espín) intrínseco del electrón es un valor semientero en unidades de ħ, lo que significa que es un fermión. Su antipartícula es denominada positrón: es idéntica excepto por el hecho de que tiene cargas —entre ellas, la eléctrica— de signo opuesto. Cuando un electrón colisiona con un positrón, las dos partículas pueden resultar totalmente aniquiladas y producir fotones de rayos gamma.}
PROTONES
En física, el protón es una partícula subatómica con una carga eléctrica elemental positiva 1 (1,6 × 10-19 C), igual en valor absoluto y de signo contrario a la del electrón, y una masa 1836 veces superior a la de un electrón.
NEUTRON
El neutrón es una partícula subatómica, un nucleón, sin carga neta, presente en el núcleo atómico de prácticamente todos losátomos, excepto el protio. Aunque se dice que el neutrón no tiene carga, en realidad está compuesto por tres partículas fundamentales cargadas llamadas quarks, cuyas cargas sumadas son cero. Por tanto, el neutrón es un barión neutro compuesto por dos quarks de tipo abajo, y un quark de tipo arriba.
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