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Resistividad y Resistencias

sábado, 6 de agosto de 2011

Resistividad y Resistencias

La corriente eléctrica es un flujo de electrones libres. Los materiales que tienen un gran numero de electrones libres disponibles permiten una fuerza electromotriz aplicada especifica mayor que aquellos que sólo tienen pocos electrones libres. La medida de la oposición al flujo de electrones libres en un material dado es la cantidad que se denominan resistividad. La resistencia al flujo de la corriente eléctrica de un material dado, con área y longitudes conocidas puede ser calculada en virtud de su resistividad. A semejanza de la fricción mecánica, la resistencia de un material genera energía en forma de calor debido a colisiones que ocurren entre los electrones libres y los átomos. A la inversa, si un material de resistencia determinada es calentado las colisiones aumentan y la resistencia de flujo de la corriente eléctrica también aumenta.

La conductividad eléctrica es la inversa de la resistencia eléctrica. Esta última esun número invariable y característico de cada sustancia y se definecomola resistencia que presenta al paso de la corriente eléctrica, un conductor de dicha sustancia que tenga una longitud unidad y cuya sección sea también la unidad, a 0º C de temperatura. Es una característica de un material y no una muestra especial de alguno de ellos. Se expresa en ohmios o microhmios. Se llama también resistibilidad y resistencia especifica. La resistencia de un material se demuestra cuando al pasar la corriente eléctrica, o flujo de electrones, por un conductor chocan aquellos contra los átomos de éste, lo que provoca una resistencia al paso de la corriente. Esta resistencia es directamente proporcional a la longitud del conducto, e inversamente proporcional a la sección de éste. La resistencia de los cuerpos varía con la temperatura, y el número inverso es la conductancia.

Las resistencias de uso normal en el laboratorio se construyen arrollando un alambre fino alrededor de un tubo aislante, con lo cual se dispone un alambre largo en un corto espacio. El carbono posee una alta resistividad y se utiliza normalmente en las resistencias de los equipos electrónicos. Estas resistencias se pintan a menudo con bandas de colores para indicar su resistencia.

Tabla de Conductividad de Algunos Materiales

La unidad de resistencia eléctrica es el “ohmio”. La unidad de conductancia, que es la recíproca de la resistencia, se denomina “mho” que es el anagrama de “ohm”. La unidad de resistividad es el ohmio-metro, y la de conductividad es el mho-metro. Las cifras que aparecen en la tabla corresponden, pues, a la intensidad de corriente que dejaría pasar un cubo, de un metro de lado, cuando se aplicase a dos de sus caras opuestas una diferencia de potencia de un voltio.

Sustancia
Conductividad (Mhos/M)
Aluminio
3,8 x 107
Carbón
2,8 x 104
Constantán (Cu 60% - Ni 40%)
2,0 x 106
Cobre
5,8 x 107
Hierro
1,0 x 107
Latón
1,4 x 107
Manganina (Cu 84% - Mn 12% - Ni 4%)
2,3 x 106
Mercurio
1,1 x 107
Nierom
1,0 x 106
Plata
6,8 x 107
Plomo
4,5 x 106
Tungstero
1,8 x 107
Ambar
10-15
Azufre
10-15
Baquelita
10-14
Cuarzo (fundido)
1,3 x 10-18
Ebonita (varía entre)
10-13 y 10-16
Madera (varía entre)
10-8 y 10-11
Mica (varía entre)
10-11 y 10-15
Vidrio (varía entre)
10-10 y 10-14

Conducción en Líquidos y Gases

Cuando fluye una corriente eléctrica por un conductor metálico, el flujo sólo tiene lugar en un sentido, ya que la corriente es transportada en su totalidad por los electrones. En cambio en los líquidos y gases, se hace posible un flujo en dos sentidos debido a la ionización. En una solución líquida, los iones positivos se mueven en la disolución de los puntos de potencial más alto a los puntos de potencial más bajo; los iones negativos se mueven en sentido opuesto.

Los líquidos puros son, por lo general, malos conductores de la electricidad. Cuando se quiere obtener, por ejemplo, hidrógeno y oxígeno por electrólisis del agua, es necesario añadir alguna sustancia, tal como ácido sulfúrico o hidróxido de sodio. De este modo, se consigue que la disolución formada conduzca la corriente eléctrica. A las disoluciones de electrolitos se las conoce con el nombre de conductores de segunda especie, para distinguirlas de los metales, ya que el mecanismo de conductividad es, fundamentalmente, distinto.
Se sabe, desde hace mucho tiempo, que las disoluciones de electrolitos conducen la corriente eléctrica. Los primeros estudios de la conductividad de disoluciones eran confusos a causa de que se producían fenómenos de polarización en los electrodos, por lo que se obtenían resultados erróneos y se apreciaba que las disoluciones no obedecían a la ley de Ohm. Hoy se sabe que se hallan encuadradas en esa ley y que la resistencia que presentan al paso de la corriente es independiente de la fuerza electromotriz aplicada.
La variación de la conductividad de una disolución, por causa de la temperatura, está determinada por modificaciones en la movilidad de los iones y porque su número (el grado de disolución) varía con la temperatura.

La movilidad de los iones aumenta con la temperatura, en la mayor parte de los casos. Esto puede comprenderse fácilmente si tenemos en cuenta que al aumentar la temperatura disminuye, por lo general, la viscosidad del líquido que forma parte de la disolución, con lo que los movimientos iónicos se llevan a cabo con más libertad. De forma similar, en los gases que pueden ser ionizados por radiactividad, por los rayos ultravioletas de la luz solar, por ondas electromagnéticas o por un campo eléctrico muy intenso se produce un movimiento de iones en dos sentidos que produce una corriente eléctrica a través del gas.

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