Más Acerca de la Resistencia

En un post anterior hablamos sobre la Resistencia y su definición básica.
En esta ocasión profundizaremos más acerca del tema de la resistencia en un conductor.

Resistencia de un conductor

El conductor es el encargado de unir eléctricamente cada uno de los componentes de un circuito. Dado que tiene resistencia óhmica, puede ser considerado como otro componente más con características similares a las de la resistencia eléctrica.

De este modo, la resistencia de un conductor electrico es la medida de la oposición que presenta al movimiento de los electrones en su seno, o sea la oposición que presenta al paso de la corriente eléctrica. Generalmente su valor es muy pequeño y por ello se suele despreciar, esto es, se considera que su resistencia es nula (conductor ideal), pero habrá casos particulares en los que se deberá tener en cuenta su resistencia (conductor real).

La resistencia de un conductor depende de la longitud del mismo (), de su sección (), del tipo de material y de la temperatura . Si consideramos la temperatura constante (20 ºC), la resistencia viene dada por la siguiente expresión:

en la que es la resistividad (una característica propia de cada material).

De donde:

• R = Resistencia del material en ohm ( ).
• = Coeficiente de resistividad o resistencia específica del material en
• , a una temperatura dada.
• l = Longitud del material en metros.
• s = Superficie o área transversal del material en mm².

Influencia de la temperatura

La variación de la temperatura produce una variación en la resistencia. En la mayoría de los metales aumenta su resistencia al aumentar la temperatura, por el contrario, en otros elementos, como el carbono o el germanio la resistencia disminuye.

Como ya se comentó, en algunos materiales la resistencia llega a desaparecer cuando la temperatura baja lo suficiente. En este caso se habla de superconductores. Experimentalmente se comprueba que para temperaturas no muy elevadas, la resistencia a un determinado valor de t (), viene dada por la expresión:

donde

• = Resistencia de referencia a temeratura ambiente (20°C - 25ºC).
• = Coeficiente Olveriano de temperatura.
• = Diferencia de temperatura respecto a los 20°C (t-20).

Resistividad

Sustancia	Resistividad (Ohm•m)
Conductores
Plata	1.47 x 10-8
Cobre	1.72 x 10-8
Oro	2.44 x 10-8
Aluminio	2.75 x 10-8
Tungsteno	5.25 x 10-8
Platino	10.6 x 10-8
Acero	20 x 10-8
Plomo	22 x 10-8
Mercurio	95 x 10-8
Manganina	44 x 10-8
Constantán	49 x 10-8
Nicromo	100 x 10-8
Semiconductores
Carbono puro (grafito)	3.5 x 10-5
Germanio puro	0.60
Silicio puro	2300
Aislantes
Ámbar	5 x 1014
Vidrio	1010 - 1014
Lucita	> 1013
Mica	1011 -1015
Cuarzo (fundido)	75 x 1016
Azufre	1015
Teflón	> 1013
Madera	108 -1011

Algunas Tablas Utiles

TABLA DE COEFICIENTES DE CONDUCTIVIDAD Y RESISTIVIDAD
Nota: a partir del magnesio ya son más aislantes que conductores

Resistividad medida en ( · mm² / m ) a 20º C
La conversión de Ω·m a Ω·mm²/m resulta de multiplicar la unidad inicial por 1x10^-6



TABLAS DE UNIDADES ELÉCTRICAS DEL SISTEMA INTERNACIONAL

Conductividad, resistividad, resistencia y conductancia

La conductividad eléctrica es la capacidad de un cuerpo de permitir el paso de la corriente eléctrica a través de sí. También es definida como la propiedad natural característica de cada cuerpo que representa la facilidad con la que los electrones (y huecos en el caso de los semiconductores) pueden pasar por él. Varía con la temperatura. Es una de las características más importantes de los materiales.

Usualmente la magnitud de la conductividad (σ) es la proporcionalidad entre el campo eléctrico E y la densidad de corriente de conducción J :

La conductividad es la inversa de la resistividad, por tanto :



y su unidad es el S/m (siemens por metro).

No confundir conductividad con la conductancia (G), que es la facilidad de un objeto o circuito para conducir corriente eléctrica entre dos puntos

Se denomina Conductancia eléctrica (G) de un conductor a la inversa de la oposición que dicho conductor presenta al movimiento de los electrones en su seno, esto es, a la inversa de su resistencia eléctrica (R), por lo que:

G = Conductancia en Siemens
R = Resistencia en Ohmios

La unidad de medida de la conductancia en el Sistema internacional de unidades es el Siemens.
Este parámetro es especialmente útil a la hora de tener que manejar valores de resistencia muy pequeños.

Se denomina resistencia eléctrica, R, de una sustancia, a la oposición que encuentra la corriente eléctrica para circular a través de dicha sustancia. Su valor viene dado según el sistema Internacional en ohmios, se designa con la letra griega omega mayúscula (Ω), y se mide con el Óhmimetro

Esta definición es válida para la corriente continua y para la corriente alterna cuando se trate de elementos resistivos puros, esto es, sin componente inductiva ni capacitiva. De existir estos componentes reactivos, la oposición presentada a la circulación de corriente recibe el nombre de impedancia.

Según sea la magnitud de esta oposición, las sustancias se clasifican en conductoras, aislantes y semiconductoras. Existen además ciertos materiales en los que, en determinadas condiciones de temperatura, aparece un fenómeno denominado superconductividad, en el que el valor de la resistencia es prácticamente nulo.

Se le llama resistividad al grado de dificultad que encuentran los electrones en sus desplazamientos. Se designa por la letra griega rho minúscula (ρ) y se mide en ohms por metro (Ω·m, a veces también en Ω·mm²/m).

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.

Conductores, aislantes y semiconductores

CONDUCTORES DE LA CORRIENTE ELÉCTRICA

Conductores son todos aquellos materiales o elementos que permiten que los atraviese el flujo de la corriente o de cargas eléctricas en movimiento. Si establecemos la analogía con una tubería que contenga líquido, el conductor sería la tubería y el líquido el medio que permite el movimiento de las cargas.

Cuando se aplica una diferencia de potencial a los extremos de un trozo de metal, se establece de inmediato un flujo de corriente, pues los electrones o cargas eléctricas de los átomos que forman las moléculas del metal, comienzan a moverse de inmediato empujados por la presión que sobre ellos ejerce la tensión o voltaje.

Esa presión procedente de una fuente de fuerza electromotriz (FEM) cualquiera (batería, generador, etc.) es la que hace posible que se establezca un flujo de corriente eléctrica a través del metal.

En general, podemos decir que los elementos en la tabla periódica con valencia menor o igual a 3 (electrones en su capa mas externa) son los típicos elementos conductores. Los elementos con valencia de 4 serían los típicos semiconductores, y por último, los elementos con valencia de 5 a 8 son los típicos aislantes, por gran oposición a la circulación o movimiento de los electrones de valencia.

El más utilizado de todos los metales en cualquier tipo de circuito eléctrico es el cobre (Cu), por ser relativamente barato y buen conductor de la electricidad, al igual que el aluminio (Al). Sin embargo, los mejores metales conductores son el oro (Au) y la plata (Ag), aunque ambos se utilizan muy limitadamente por su alto costo.

MATERIALES SEMICONDUCTORES Y AISLANTES

Existen también otros elementos denominados metaloides, que actúan como semiconductores de la corriente eléctrica. Entre esos elementos o materiales se encuentran el silicio (Si), el galio (Ga) y el germanio (Ge).

Un semiconductor es una sustancia que se comporta como conductor o como aislante dependiendo de la temperatura del ambiente en el que se encuentre. Los elementos químicos semiconductores de la tabla periódica se indican en la tabla siguiente.

Elemento	Grupo	Electrones en la última capa
Cd	II A	2 e-
Al, Ga, B, In	III A	3 e-
Si, Ge	IV A	4 e-
P, As, Sb	V A	5 e-

El elemento semiconductor más usado es el silicio, aunque idéntico comportamiento presentan las combinaciones de elementos de los grupos II y III con los de los grupos VI y V respectivamente (AsGa, PIn, AsGaAl, TeCd, SeCd y SCd). De un tiempo a esta parte se ha comenzado a emplear también el azufre. La característica común a todos ellos es que son tetravalentes, teniendo el silicio una configuración electrónica s²p².

Los átomos de esos elementos son menos propensos a ceder electrones cuando los atraviesa una corriente eléctrica y su característica principal es dejarla pasar en un solo sentido e impedirlo en sentido contrario.

El cristal de silicio es el elemento más utilizado en la actualidad como material semiconductor para fabricar diodos, transistores, circuitos integrados y los microprocesadores que utilizan los ordenadores o computadoras personales, así como otros dispositivos digitales.

Por último, se denomina aislante eléctrico al material con escasa conductividad eléctrica. Aunque no existen cuerpos absolutamente aislantes o conductores, sino mejores o peores conductores, son materiales muy utilizados para evitar cortocircuitos, forrando con ellos los conductores eléctricos, para mantener alejadas del usuario determinadas partes de los sistemas eléctricos que, de tocarse accidentalmente cuando se encuentran en tensión, pueden producir una descarga, para confeccionar aisladores (elementos utilizados en las redes de distribución eléctrica para fijar los conductores a sus soportes sin que haya contacto eléctrico) Los materiales utilizados más frecuentemente son los plásticos y las cerámicas.

Enlaces recomendados :

http://www.asifunciona.com/electrotecnia/ke_conductores/ke_conductor_1.htm

http://es.wikipedia.org/wiki/Semiconductor , ampliación del tema sobre los semiconductores, tipos y características.

http://es.wikipedia.org/wiki/Aislante_eléctrico.

Estructura de la materia, molécula, átomo, electrones, protones y neutrones.

Cada elemento químico está constituido por unidades más pequeñas denominadas átomos. Cada átomo está formado por un núcleo central y 1 o más capas de electrones. Dentro del núcleo residen partículas subatómicas: protones (de carga positiva) y neutrones (partículas del mismo peso, pero sin carga).

El número de protones del núcleo es característico de cada elemento y es llamado número atómico, Ej: Hidrógeno: 1, Carbono: 6, Fósforo : 15. Sin embargo, diferentes átomos de un mismo elemento pueden tener distinto número de neutrones en el núcleo, llamándose isótopos.

Los electrones giran alrededor del núcleo en regiones del espacio denominadas órbitas, los átomos grandes albergan a varias órbitas o capas de electrones, el orbital más externo se llama la capa de valencia, porque determina cuantos enlaces puede formar un átomo. Debido a su repulsión mutua, solo un determinado número de electrones puede ocupar el espacio cercano al núcleo, la capa más cercana solo puede tener dos electrones, la segunda capa puede tener hasta 8 e- en varios orbitales.

La masa y las cargas de las tres partículas fundamentales se muestran en la siguiente tabla.

Partícula	Masa (uma)	Carga (Escala Relativa)
Electrón (e-)	0.00054858	1-
Protón (p+)	1.0073	1+
Neutrón (nº)	1.0087	Ninguna

La masa del electrón es muy pequeña en comparación con la masa del protón o del neutrón. La carga del protón es de magnitud igual pero de signo opuesto a la carga del electrón

Un átomo mantiene su identidad química a través de todos los cambios químicos y físicos.

Así como los átomos son las menores partículas de un elemento, una molécula es la menor partícula de un compuesto; es decir, Una Molécula es la partícula más pequeña de un compuesto o elemento que tiene existencia estable o independiente. Consta de dos o más átomos, iguales o diferentes, que se mantienen unidos mediante las interacciones o enlaces de los electrones de las capas mas externas. Los principios básicos de la reactividad atómica son:

• un átomo es estable (no reaccionará con otros) cuando su capa externa de electrones esté completamente ocupada o completamente vacía.
• un átomo es reactivo cuando su capa externa de electrones externa solo está parcialmente llena, y puede lograr estabilidad al perder electrones, al ganarlos o compartirlos con otro átomo, esto da como resultado fuerzas llamadas enlaces químicos que mantiene juntos los átomos en la molécula.

Enlaces recomendados:

http://fai.unne.edu.ar/biologia/macromoleculas/estructura_de_la_materia.htm , ampliación del tema y contenido sobre los tipos de enlaces químicos.

http://www.monografias.com/trabajos24/estructura-materia/estructura-materia.shtml, ampliación de la información sobre las 3 partículas fundamentales (muy completo).

http://html.rincondelvago.com/estructura-de-la-materia_1.html , información resumida sobre la estructura microscópica de la materia, con conceptos de física moderna, con un cuadro de resumen bastante completo.