Quiere entender el diferencias entre materiales conductores y aislantes? Entonces, este texto es para ti. ¡Verificar!
Conductores son materiales que permiten el movimiento de cargos electricos dentro de él con gran facilidad. Estos materiales tienen una gran cantidad de electrones gratis, que se puede realizar cuando les aplicamos una diferencia de potencial. Los metales como el cobre, el platino y el oro son buenos conductores.
Los materiales aislantes son los que ofrecen una gran oposición al paso de cargas eléctricas. En estos materiales, los electrones están, en general, fuertemente unidos a núcleos atómicos y, por lo tanto, no se conducen fácilmente. Materiales como caucho, silicona, vidrio y cerámica son buenos ejemplos de aislantes.
Conductividad x resistividad
La propiedad física que indica si un material es conductor o aislante es su resistividad, también conocida como resistencia específica. La resistividad, cuyo símbolo es el ρ, se mide en Ω.m, según el Sistema Internacional de Unidades. Además de la resistividad, hay grandeza
conductividad, denotado por el símbolo σ, la conductividad de un material es la inversa de su resistividad, es decir:
La conductividad y la resistividad son cantidades inversamente proporcionales.
Conductividad y resistividad son cantidades inversamente proporcionales, es decir, si un material tiene una resistividad alta, su conductividad es baja y viceversa. Asimismo, dadas las mismas condiciones, un material conductor no tiene características de materiales aislantes. La unidad de medida de conductividad es Ω-1.metro-1.
Según la física clásica, la resistividad de un material se puede calcular utilizando cantidades microscópicas y más fundamentales, como la cargo y el pasta de electrones, además de dos cantidades de gran importancia para el estudio de las propiedades eléctricas de los materiales: o camino libre medio es el tiempo libre promedio. Tales explicaciones provienen de un modelo físico de conducción conocido como modelo drude.
El camino libre medio de los electrones se refiere a la distancia que pueden llevarse dentro de un material sin chocar con los átomos que conforman la estructura cristalina del material, mientras que el tiempo libre promedio es el intervalo de tiempo que los electrones pueden viajar a lo largo del camino libre promedio. En los materiales conductores, tanto el camino libre medio como el tiempo libre medio son significativamente más largos que en los materiales aislantes, en los que los electrones no pueden moverse con facilidad.
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Vea también: cargas eléctricas en movimiento
Según el modelo de Drude, los electrones se mueven (vibran y se trasladan) dentro de los materiales conductores, debido a su temperatura, pero también debido a la aplicación de un potencial eléctrico. Sin embargo, la velocidad a la que se mueven los electrones es extremadamente alta, a diferencia de la suya. velocidad de conducción, que es del orden de unos pocos centímetros por hora. Esto sucede porque, a pesar de moverse a altas velocidades, los electrones sufren colisiones constantes con los átomos que componen el material, perdiendo así parte de su velocidad.
El movimiento resultante de estas colisiones no es nulo, ya que los electrones se arrastran en la dirección de la corriente eléctrica, sin embargo, es muy lento. En los materiales aislantes, por otro lado, el camino libre medio de los electrones es tan pequeño que, a menos que se aplique una diferencia de potencial muy grande, no se forma corriente eléctrica.
¿Por qué algunos materiales son aislantes y otros conductores?
Actualmente, la explicación de la capacidad de conducción de corriente eléctrica de los materiales se basa en argumentos teóricos complejos que involucran aspectos cuánticos de la materia. La teoría detrás de esta explicación se llama teoríaenbandas.
Según la teoría de bandas, en los materiales aislantes, los electrones tienen niveles de energía por debajo del mínimo necesario para ser conducidos. En los materiales conductores, por otro lado, los electrones tienen niveles de energía mayores que la energía mínima para que ocurra su conducción.
Una cantidad de energía separa los electrones que se pueden conducir de los que no. Esta energía se llama brecha. En materiales aislantes, la brecha es muy grande y por lo tanto es necesario aplicarle una gran cantidad de energía para que sus electrones se muevan de un punto a otro. En materiales conductores, el brecha de energía es nula o muy pequeña, por lo que los electrones pueden moverse fácilmente dentro de ella.
En materiales como el caucho, la energía de la brecha es muy alta.
Materiales conductivos
Los materiales conductores comparten una característica común: la corriente eléctrica se conduce fácilmente a través de ellos. Sus principales características son la abundancia de electrones libres, además de la baja resistencias eléctricas.
Cuando los materiales eléctricos están cargados eléctricamente, sin portar cargas, decimos que están en equilibrioelectrostático. En esta condición, los electrones ocupan las capas más externas del material, posicionándose exclusivamente en su superficie, debido a la repulsión entre sus cargas y su gran movilidad.
Vea también: Ley de Coulomb
→ Ejemplo de conductores eléctricos
En general, los metales son buenos conductores eléctricos y, por tanto, se utilizan mucho en la transmisión de corriente eléctrica, en circuitos eléctricos y en dispositivos electrónicos. Además de los metales, algunas sales, cuando se disuelven en medios líquidos, también permiten la formación de corrientes eléctricas. Vea algunos ejemplos de materiales conductores:
Cobre
Aluminio
Oro
Plata
El aluminio es un ejemplo de material conductor de electricidad.
Materiales aislantes
Tú Materiales aislantes ofrecen resistencia al paso de la corriente eléctrica y, por tanto, son muy utilizados para bloquear su paso. Cuando se cargan eléctricamente, estos materiales "atrapan" las cargas dentro de ellos. Algunos materiales aislantes pueden polarizarse, es decir, cuando se exponen a fuertes campo eléctrico externos, forman en su interior un campo eléctrico opuesto, dificultando aún más la formación de corrientes eléctricas. Los materiales aislantes capaces de exhibir tal comportamiento se denominan dieléctricos y se utilizan ampliamente en condensadores, por ejemplo.
Vea también:Campo eléctrico
→ Ejemplos de aisladores
Los aisladores se oponen fuertemente al movimiento de cargas y, por lo tanto, se utilizan para aislar superficies. de contacto, evitando accidentes con descargas eléctricas o reduciendo las pérdidas de energía en los hilos conductores. Vea algunos ejemplos de materiales aislantes:
Goma
El plastico
Vidrio
Cerámica
Los alambres de cobre, utilizados en motores y circuitos, reciben una capa de barniz aislante.
¿Puede un aislador convertirse en conductor?
En condiciones especiales, como altas temperaturas, estrés mecánico o grandes diferencias de potencial, los materiales aislantes se vuelven conductores. Cuando esto sucede, la corriente eléctrica que pasa a través de ellos suele provocar un gran calentamiento debido a del efecto Joule, es decir, debido a las colisiones entre los electrones y los átomos que constituyen el material en pregunta.
El ejemplo más simple de ruptura de la rigidez dieléctrica es el de la formación de rayos: el campo eléctrico que se forma entre los nubes cargadas y el suelo es tan grande que el aire se ioniza, permitiendo que los electrones reboten de un átomo a otro. Sin embargo, incluso siendo capaz de conducir corriente eléctrica, el aire vuelve a ser un medio aislante después de la descarga atmosférica.
Vea también:¿Qué es el blindaje electrostático?
Resumen de conductores y aislantes
Los materiales conductores, como la plata y el cobre, ofrecen poca resistencia al paso de la corriente eléctrica;
Los materiales conductores tienen una gran cantidad de electrones "libres", débilmente unidos a núcleos atómicos, llamados electrones de conducción;
Los materiales aislantes, como el vidrio, el caucho o la cerámica, ofrecen una gran resistencia al paso de la corriente eléctrica;
Los materiales aislantes tienen un número reducido de electrones y la mayoría de ellos están estrechamente unidos a sus núcleos.
Por mí. Rafael Helerbrock
