CONDUCCIÓN ELÉCTRICA DE LOS MATERIALES

CONDUCCIÓN ELÉCTRICA DE LOS MATERIALES

.- El Papel De Los Electrones.

Electrón, tipo de partícula elemental de carga negativa que forma parte de la familia de los leptones y que, junto con los protones y los neutrones, forma los átomos y las moléculas. Los electrones están presentes en todos los átomos y cuando son arrancados del átomo se llaman electrones libres. El flujo de una corriente eléctrica en un conductor es causado por el movimiento de los electrones libres del conductor. La conducción del calor también se debe fundamentalmente a la actividad electrónica. El estudio de las descargas eléctricas a través de gases enrarecidos en los tubos de vacío fue el origen del descubrimiento del electrón.

En 1906, el físico estadounidense Robert Andrews Millikan, mediante su experimento de “la gota de aceite”, determinó la carga del electrón: 1,602 × 10-19 culombios; su masa en reposo es 9,109 × 10-31 kg

La carga del electrón es la unidad básica de electricidad y se considera la carga elemental en el sentido de que todos los cuerpos cargados lo están con un múltiplo entero de dicha carga. El electrón y el protón poseen la misma carga, pero, convencionalmente, la carga del protón se considera positiva y la del electrón negativa.

.- Movimiento Electrónico

Antes de Faraday la idea de las líneas de fuerza se había tratado como un artificio matemático.

Estas líneas de fuerza ya se habían definido de la siguiente forma: supongamos que hay una fuerza entre dos tipos de partículas, por ejemplo, eléctricas. Sabemos que si son de cargas iguales se repelen, mientras que si sus cargas son opuestas se atraen. Consideremos una partícula eléctrica positiva (Figura 8(a)), que llamaremos 1. Tomemos ahora otra partícula, la 2, también positiva, pero de carga mucho menor que la 1. A esta partícula 2 la llamaremos de prueba, pues con ella veremos qué pasa en el espacio alrededor de la partícula 1. La fuerza entre ellas se muestra en la figura. Ahora dejemos que la partícula de prueba se mueva un poco. Debido a que es repelida por la 1 se alejará y llegará a una nueva posición que se muestra en la figura 8(b). Si se vuelve a deja. La trayectoria que sigue la partícula de prueba al moverse en la forma descrita es una línea de fuerza. Nos damos cuenta de que la fuerza que experimenta la partícula de prueba es siempre tangente a la línea de fuerza. Ahora podemos repetir la experiencia colocando la partícula de prueba en otro lugar y así formar la línea de fuerza correspondiente. De esta manera podemos llenar todo el espacio que rodea a la partícula 1 de líneas de fuerza, y nos percatamos de que todas ellas salen de la partícula 1.

Si la partícula 1 fuera de carga negativa, las líneas de fuerza tendrían sentido opuesto a las anteriores, pues la partícula 1 atraería a la 2. De esta forma se pueden encontrar las líneas de fuerza de cualquier conjunto de cargas eléctricas. En general éstas son líneas curvas que empiezan en cargas positivas y terminan en cargas negativas.

.- Dependencia Estructural De La Resistencia

Se denomina resistencia eléctrica, simbolizada habitualmente como R, a la dificultad u oposición que presenta un cuerpo al paso de una corriente eléctrica para circular a través de él. En el Sistema Internacional de Unidades, su valor se expresa en ohmios, que se designa con la letra griega omega mayúscula, Ω. Para su medida existen diversos métodos, entre los que se encuentra el uso de un ohmímetro.

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.

CUESTIONARIO

1. ¿Qué es un electrón?

Es una partícula subatómica de carga negativa.

2. ¿Cómo se representa simbólicamente un electrón?

e^-

3. ¿Cuánta carga tiene un electrón?

1602*10^-19 coulomb

4. ¿De cuánto es la masa de un electrón?

9.11*10^-11

5. ¿Cómo se provoca una carga estática?

Se causa por un cuerpo cuyos átomos tienen más o menos electrones para equilibrar las cargas.

6. ¿Qué ocurre con los electrones que no forman parte de la estructura del átomo s desplazan?

Forman una corriente eléctrica

7. ¿Cuándo se dice que un cuerpo está cargado negativamente?

Cuando hay un exceso de electrones

8. ¿Qué ocurre cuando una partícula cargada esta dentó de una región donde hay un campo eléctrico?

Experimenta una fuera que lo desplaza

9. ¿Qué ocurre cuando una partícula está en una región de dicho campo?

Experimenta una fuerza de atracción n el sentido del campo

10. ¿Qué ocurre cuando una partícula de carga igual está en una región de dicho campo?

Experimenta una fuerza de repulsión en el sentido contrario del campo

11. ¿A qué se llama resistencia eléctrica?

Una media de oposición al paso de la corriente

12. ¿A qué se llama superconductividad?

Cuando la resistencia tiende a cero y los electrones fluyen libremente

13. ¿En qué unidad se mide la resistencia eléctrica?

En ohm

14. ¿Cuál es la resistencia eléctrica del cobre?

1.70*10^-8

15. ¿Cuál es la resistencia eléctrica del oro?

2.22*10^-8

GLOSARIO:

• Conducción eléctrica: La conducción eléctrica es 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, por difusión. Los parámetros físicos que gobiernan este transporte dependen del material en el que se produzca.

• Campo magnético: El campo magnético es el efecto sobre una región del espacio, generado por una corriente eléctrica o un imán, en la que una eléctrica puntual de valor (q), que se desplaza a una velocidad , experimenta los efectos de una fuerza que es perpendicular y proporcional tanto a la velocidad (v) como al campo (B). Así, dicha carga percibirá una fuerza descrita con la siguiente ecuación.

• Resistencia eléctrica: La resistencia eléctrica de un objeto es una medida de su oposición al paso de corriente y es directamente proporcional a la longitud e inversamente proporcional a su sección transversal:

• Electrón: El electrón, comúnmente representado por el símbolo: e−, es una partícula subatómica con una carga eléctrica elemental negativa. Un electrón no tiene componentes o subestructura conocidos, en otras palabras, generalmente se define como una partícula elemental. Tiene una masa que es aproximadamente 1836 veces menor con respecto a la del protón.

• Conductividad: La conductividad eléctrica es una medida de la capacidad de un material de dejar pasar la corriente eléctrica, su aptitud para dejar circular libremente las cargas eléctricas. La conductividad depende de la estructura atómica y molecular del material, los metales son buenos conductores porque tienen una estructura con muchos electrones con vínculos débiles y esto permite su movimiento. La conductividad también depende de otros factores físicos del propio material y de la temperatura.

• Ductilidad: La ductilidad es una propiedad que presentan algunos materiales, como las aleaciones metálicas o materiales asfálticos, los cuales bajo la acción de una fuerza, pueden deformarse sosteniblemente sin romperse, permitiendo obtener alambres o hilos de dicho material. A los materiales que presentan esta propiedad se les denomina dúctiles

• Tenacidad: En ciencia de materiales, la tenacidad es la energía total que absorbe un material antes de alcanzar la rotura, por acumulación de dislocaciones. En mineralogía la tenacidad es la resistencia que opone un mineral u otro material a ser roto, molido, doblado, desgarrado o suprimido.

• Precisión: la dispersión del conjunto de valores obtenidos de mediciones repetidas de una magnitud

• Eficacia: Capacidad para obrar o para conseguir un resultado determinado.

• Error (medición): Es la diferencia entre el valor medido y el valor verdadero.

BIBLIOGRAFÍA

• Instrumentación electrónica moderna y técnicas de medición.

William D. Cooper, Albert D. Helfrick. Ed. Prentice Hall.

• Mediciones y Pruebas Eléctricas y Electrónicas

Autor: W. Bolton. Editorial: alfa omega.

• Análisis de medidas eléctricas

Autor: Frank. Editorial: Mc. Graw Hill.

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