Conductores Y Aislantes

Universidad Autónoma de Nuevo León

Preparatoria 17

Reporte

Integrantes: Merari Abigail Rodríguez

Alexandra García Tobías

Ricardo Lara Salinas

Omar Galván Mateos

Victor Manuel Barrera Herrera

Grupo: 307

Maestro: Tomas

Materia: Física 2

Introducción

En este trabajo hablaremos un poco sobre la conducción eléctrica y la electricidad en el cuerpo y el por qué nos electrocuta o nos dan toques al tocar algo de metal o poner nuestro celular a la corriente.

También veremos quienes iniciaron estas teorías y todo lo que se relacione con la electricidad

CONDUCTORES Y AISLANTES

Los materiales que poseen electrones libres se llaman conductores.

También son conductoras otras sustancias como las disoluciones de sales en agua que aunque no tienen electrones libres poseen iones libres; es decir, átomos cargados (que han ganado o perdido electrones) y con libertad para moverse.

En resumen, son conductoras todas las sustancias que tienen cargas eléctricas con libertad para moverse, cargas libres, ya sean éstas electrones o iones.

Otras sustancias, llamadas aislantes, no tienen cargas eléctricas libres. Son aislantes la madera, el plástico, el aire, la cerámica y el vidrio, por ejemplo.

Por último, algunos materiales no son ni conductores ni aislantes, pero pueden ser lo uno o lo otro dependiendo de las condiciones en las que se encuentren. Estos materiales son los semiconductores. Algunos de ellos son actualmente esenciales en la fabricación de componentes electrónicos. Entre los semiconductores el más utilizado es el silicio, aunque también son semiconductores el germanio y el galio.

¿QUÉ ES LA CORRIENTE ELÉCTRICA?

Una corriente eléctrica es un movimiento ordenado de cargas libres, normalmente electrones a través de un circuito eléctrico.

Para que exista una corriente eléctrica que se mantenga en el tiempo son necesarios varios “ingredientes”. Algunos de ellos absolutamente imprescindibles:

Un material conductor, que suele ser un hilo de cobre.

Un dispositivo que suministre a los electrones la energía necesaria para mantener su movimiento ordenado. Puede ser una pila, una batería, una dinamo o un alternador y, en general, recibe el nombre de generador.

Un dispositivo que convierta la energía eléctrica, la que llevan los electrones en su movimiento, en otro tipo de energía. Este dispositivo se llama, en general, receptor.

TIPOS DE CORRIENTE ELÉCTRICA

Hay dos clases de corriente eléctrica y cada aparato necesita la suya:

La corriente continua (CC), en la que los electrones circulan siempre en el mismo sentido. Es la producida por pilas, baterías, dinamos y células fotovoltaicas.

La corriente alterna (CA), en la que los electrones cambian constantemente su sentido de circulación. Es la producida por los alternadores.

PORQUE CONDUCIMOS LA ELECTRICIDAD

El cuerpo humano conduce electricidad porque el mismo consta de agua ionizada, un buen conductor de electricidad.

De acuerdo con la electrofisiología, ciencia que estudia las reacciones que produce la corriente eléctrica, cada uno de los tejidos de nuestro cuerpo reacciona cuando una descarga circula por el organismo y los efectos biológicos dependen desu intensidad. Se ha descubierto que las partes más sensibles son la retina y el globo ocular, pues ante cualquier estimulo eléctrico producen una sensación luminosa.

QUE PASA CUANDO ESTAS DESCALZÓ

Al estar descalzos el cuerpo es como un puente que traslada la electricidad a la masa osea la tierra. la electricidad siempre busca un conducto que la traslade a la masa en este caso si el individuo ase contacto con la electricidad esta va a pasar por el cuerpo de este individuo para llegar a la masa en este camino de la electricidad el individuo va a estar o muerto o seriamente herido, esto se puede prevenir usando zapatos de látex, goma etc. o estar sobre una silla de madera la cual no es conductora de corriente.

Conducción Eléctrica

La conducción eléctrica es cuando da una corriente y el movimiento de partículas eléctricamente cargadas a través de un medio de transmisión (conductor eléctrico). El movimiento de las cargas constituye una corriente eléctrica. El transporte de las cargas puede ser a consecuencia de la existencia de un campo eléctrico, o debido a un gradiente de concentración en la densidad de carga, o sea, pordifusión. Los parámetros físicos que gobiernan este transporte dependen del material en el que se produzca.

La conducción en metales y resistencias está bien descrita por la Ley de Ohm, que establece que la corriente es proporcional al campo eléctrico aplicado. Se calcula la conductividad σ para caracterizar la facilidad con la que aparece en un material una densidad de corriente (corriente por unidad de área) j, definida como:

j = σ E

o por su recíproco la resistividad ρ:

j = E / ρ

La conducción en dispositivos semiconductores puede darse debido a una combinación de campo eléctrico (deriva) y de difusión. La densidad de corriente es entonces

j = σ E + D ∇qn

Siendo q la carga eléctrica elemental y n la densidad de electrones. Los portadores se mueven en la dirección de decrecimiento de la concentración, de manera que para los electrones una corriente positiva es resultado de una gradiente de densidad positivo. Si los portadores son "huecos", cámbiese la densidad de electrones n por el negativo de la densidad de huecos p.

En los materiales linealmente anisótropos, σ, ρ y D son tensores.

Sólidos (incluidos los sólidos aislantes)

En los sólidos cristalinos, los átomos interaccionan con sus vecinos, y los niveles de energía de los átomos individuales forman bandas. El hecho de que un material conduzca o no, viene determinado por su estructura de bandas y por la ocupación de dichas bandas determinada por los niveles de Fermi. Los electrones, al ser fermiones, siguen el principio de exclusión de Pauli, por lo que dos electrones dentro de un mismo sistema de interacciones no pueden ocupar el mismo estado, lo cual significa que sus cuatro números cuánticos han de diferir. Así los electrones en un sólido rellenan bandas de energía hasta un cierto nivel, llamado la energía de Fermi. Las bandas que están completamente llenas de electrones no pueden conducir la electricidad, porque no hay estados cercanos de energía a los que los electrones puedan saltar. Los materiales con todas las bandas llenas (la energía de Fermi es entre dos bandas) son aislantes. Sin embargo, en algunos casos, la teoría de bandas falla y materiales que se predecían como conductores por la teoría de bandas se vuelven aislantes. Los aislantes de Mott y los aislantes de transferencia de carga son dos clases de ejemplos.

Metales

Los metales son buenos conductores de la electricidad y del calor porque tienen espacios sin rellenar en la banda de energía de valencia. (El nivel de Fermi marca una ocupación sólo parcial de la banda). En ausencia de campos eléctricos, la conducción eléctrica se produce en todas direcciones a velocidades muy elevadas. Incluso a la temperatura más fría posible - en el cero absoluto - la conducción eléctrica puede aún darse a las velocidad de Fermi (la velocidad de los electrones con energía de Fermi). Cuando se aplica un campo eléctrico, un ligero desequilibrio desarrolla un flujo de los electrones móviles. Los electrones de esta banda pueden verse acelerados por el campoporque hay multitud de estados cercanos sin rellenar en la banda.

La resistencia en los metales se da por la dispersión de electrones desde defectos en el entramado o por fonones. El modelo de Drude representa una teoría grosera clásica para metales sencillos, en el que la dispersión es caracterizada por un tiempo de relajación τ. La conductividad viene entonces dada por la fórmula:

donde n es la densidad de conducción eléctrica, e es la carga del electrón, y m es la masa del electrón. Un modelo mejor es el de la llamada teoría semiclásica, en la cual el efecto de la potencial periodicidad del entramado sobre los electrones les dota de una masa efectiva (ref. teoría de bandas).

5 mejores conductores:

oro plata cobre aluminio

Semiconductores

El nivel de Fermi en un semiconductor está situado de manera que está o lleno o vacío. Un sólido que no tiene bandas parcialmente rellenas es un aislante, pero a temperaturas finitas, los electrones pueden ser excitados térmicamente desde la banda de valencia hasta la siguiente más elevada, la banda de conducción que está vacía. La fracción de electrones excitada de esta manera depende de la temperatura y del salto entre bandas, que es la diferencia de energía entre las dos bandas. Al excitar estos electrones en la banda de conducción se dejan atrás huecos cargados positivamente en la banda de valencia, que también pueden conducir la electricidad.

En los semiconductores, las impurezas afectan ampliamente a la concentración y al tipo de los portadores de cargas. Las impurezas donantes (de tipo n) tienen electrones de valencia extra

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