Propiedades y Características de los Materiales Conductores



 Propiedades Materiales Conductores

Las Principales propiedades y características de los materiales conductores son:

1. Conductividad eléctrica (Resistividad eléctrica).
2. Coeficiente térmico de resistividad.
3. Conductividad térmica.
4. Fuerza electromotriz.
5. Resistencia mecánica.

1. Conductividad Eléctrica (Resistividad Eléctrica)

La conductividad eléctrica es una propiedad vinculada a la corriente eléctrica que puede fluir por un material cuando este está sometido a un campo eléctrico.–

Generalmente la densidad de corriente J es proporcional al campo eléctrico:

conductividad-electrica-1

La constante de proporcionalidad conductividad-electrica-2 es la conductividad eléctrica; y su recíproca conductividad-electrica-3es la resistividad eléctrica.–

conductividad-electrica-4

Sea un conductor de sección transversal constante S por el cual circula una corriente I siendo V=(V1–V2) la diferencia de potencial entre dos puntos separados una distancia l. La densidad de corriente J y el campo eléctrico E en la barra están dados por:

conductividad-electrica-5

por lo tanto,

conductividad-electrica-6

Comparando esta expresión con la forma más usual de la Ley de Ohm se obtiene:

conductividad-electrica-7

de donde

conductividad-electrica-8

La resistencia eléctrica es un función de la geometría del elemento, pero la resistividad es una constante del material.–
La resistencia se mide en ohmios. La resistividad se mide en:

conductividad-electrica-9

2. Coeficiente Térmico de Resistividad α

El coeficiente térmico de resistividad es una magnitud (o caracteristica) que caracteriza la variación de la resistencia en función de la temperatura.–
El valor de la resistencia de un elemento a una temperatura t2 puede expresarse como:

Rt2 = Rt1[1+α(t2-t1)] = Rt1(1+α∆t)

siendo:

Rt1 : valor de la resistencia a temperatura

t : salto térmico

α : coeficiente térmico de resistividad

despejando α

alpha

El coeficiente térmico de resistividad es el aumento de resistencia por unidad de resistencia y por grado de variación de temperatura.–
En los metales, el coeficiente térmico de resistividad es positivo.–

Propiedades térmicas materiales conductores
Propiedades térmicas aproximadas de algunos materiales

La conductividad térmica es el calor que circula, en la unidad de tiempo,entre dos caras opuestas de un volumen (de dimensiones unitarias) por unidad de diferencia de temperatura entre las caras.–

3. Conductividad Térmica σθ

El elemento tiempo se halla incluido en la unidad de medida de potencia [watt], que es la energía por unidad de tiempo.–
La conductividad térmica σθ y el gradiente de temperatura ∂T/∂x son los factores que determinan el régimen de transmisión de calor a través de un sólido.–

figura_1-21
Figura 1-2

Si se supone una muestra de sección constante S en la que se tiene un flujo de calorías por unidad de tiempo H (Figura 1-2) se puede escribir que:

q

El signo menos indica que el calor fluye de las temperaturas altas a las bajas.–
Puede observarse que la ecuación de conducción del calor es similar a la de la conducción eléctrica.–
En los metales, a temperatura ambiente, la buena conductividad térmica va siempre acompañada de una buena conductividad eléctrica debido a que la transmisión de calor en los mismos, se debe principalmente a los electrones libres.–

La resistividad térmica es la recíproca de la conductividad, y se expresa en [ºC· cm3/watt].–
La capacidad calórica específica de un material es la energía calórica acumulada en la unidad de volumen por unidad de elevación de temperatura y puede expresarse en [Joules·/ºC].–

4. Fuerza Termoelectromotriz

Se denomina fuerza termoelectromotriz a una fuerza electromotriz que se genera en circuitos formados por dos conductores de distintos materiales a y b cuando los correspondientes puntos de unión 1 y 2 (Figura 1–3) se encuentran a diferentes temperaturas.–

Figura 1-3. Par Termoeléctrico
Figura 1-3. Par Termoeléctrico

Esta fuerza electromotriz inducida térmicamente se denomina también potencial de Seebeck.-

Serie de tensiones termoeléctricas referidas al platino (tensiones medias para el dominio de temperatura comprendida entre 0ºC y 100ºC; en la soldadura caliente la corriente se dirige del bismuto al platino; es decir, el lado del platino es el mas positivo.
Serie de tensiones termoeléctricas referidas al platino (tensiones medias para el dominio de temperatura comprendida entre 0ºC y 100ºC; en la soldadura caliente la corriente se dirige del bismuto al platino; es decir, el lado del platino es el mas positivo.

La tensión que aparece entre dos materiales se obtiene como diferencia entre los valores correspondientes que figuran en la tabla; por ejemplo: en el caso constantán (aleacion de Cu y Ni cuya resistencia eléctrica es prácticamente independiente de la temperatura) – cobre se tiene:

-3,5 – (+0,75) = -4,25

Cuando se miden tensiones e intensidades pequeñas, si en el circuito de medición hay puntos de unión de metales diferentes, pueden surgir fuerzas termoelectromotrices que pueden alterar los resultados de la lectura.–
La fuerza termoelectromotriz se usa a menudo para medir temperaturas. En este caso, el conjunto de los conductores se denomina termopar.–

Termopares normalizados.
Termopares normalizados.

Para temperaturas altas se usan termopares de: 90%platino–10%rodio (9,5mV a 1000ºC); molibdeno–wolframio (con 1% de hierro) (16mV a 2000ºC); carbón–silita (54mV a 1800ºC); etc.–

5. Resistencia Mecánica

Al seleccionar un conductor, además de considerar sus propiedades eléctricas, muchas veces es necesario tener en cuenta la resistencia mecánica del mismo.–
Por efecto de una fuerza convenientemente aplicada, un material se alarga. Si se designa con l1 la longitud inicial, y con l2 la longitud final, la diferencia:

dl

donde ∆l se llama alargamiento absoluto y e es al alargamiento relativo.–
La fuerza que provoca la ruptura se llama carga de ruptura, y la relación entre esta carga y la sección transversal se llama resistencia limite a la ruptura.–

pr

Materiales Conductores

12 comentarios en “Propiedades y Características de los Materiales Conductores

  1. Pingback: Materiales Conductores

  2. diana

    me sirvio de mucha ayuda no que me salio toda la imformacion que nesecitava pero me sirvio y mucho

  3. tifany

    k mal n0 enc0ntr3 l0 k buscaba p3r0 gracias x p0n3r la inf0rmaci0n bay bes0s

  4. cicinho

    me pueden buscar tipos de los conductores electricos urgente lo nesecito para hoy si se puede porfavor ayuda

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