Conductores Eléctricos.
DEFINICIÓN DE CONDUCTORES
ELÉCTRICOS
Un conductor eléctrico es un
material por el que puede haber un movimiento o flujo de cargas eléctricas:
(1) con cierta facilidad
(2) sin descomponerse
químicamente.
Estas condiciones excluyen casos
especiales en los que puede existir conducción eléctrica en medios que no
suelen denominarse "materiales conductores", como el aire durante una
tormenta y una sal en la electrólisis. Incluso a través del vacío de un
acelerador de protones, hay una corriente eléctrica, pero el vacío no es un
medio, por lo tanto, no puede ser un conductor.
Aunque en la actualidad se estén
desarrollando polímeros (plásticos, gomas) conductores, el término
"material conductor" se refiere a cables y alambres metálicos, en
redes y circuitos, compuestos por metales puros o por mezclas homogéneas de
metales puros (aleaciones). Como ejemplo, en la fotografía siguiente se muestra
a la izquierda un carrete de plástico negro (aislante) con bobinados de alambre
de cobre (conductor), cubierto por un barniz aislador, y a la derecha, un cable
bipolar con aislante blanco, donde cada cable individual está formado por
alambres de cobre (cuyo extremo visible se encuentra estañado), con aislantes
plásticos independientes de color celeste y marrón.
PARA QUÉ SIRVE UN CONDUCTOR ELÉCTRICO
Las principales aplicaciones de
un conductor eléctrico son el transporte de energía eléctrica (cables de la red
eléctrica domiciliaria, de alta tensión, aparatos eléctricos, actuadores,
iluminación, automóviles, etc.), transporte de señales
(transmisores/receptores, computadores, automóviles, etc.), y fabricación de
componentes electrónicos (conectores, placas de circuito impreso, resistencias,
condensadores, transistores, circuitos integrados, sensores, etc.).
DE
QUÉ ESTÁ HECHO UN CONDUCTOR ELÉCTRICO
A continuación, se ordenan
algunos metales y aleaciones comunes, comenzando por el mejor conductor,
indicando entre paréntesis la conductividad eléctrica s aproximada a
temperatura ambiente (20°C), en unidades de 10 millones de siemens (*) por
metro, es decir 107 S/m:
Plata (6.8)
Cobre (6.0)
Oro (4.3)
Aluminio (3.8)
Latón (cobre con 30% en peso de
zinc) (1.6)
Hierro (1.0)
Platino (0.94)
Acero al carbono (0.6)
Acero inoxidable (0.2)
* El "siemens" (símbolo
"S"), es la unidad de conductancia G en el Sistema Internacional de
Unidades. La conductancia es la inversa de la resistencia (G = R-1), y como el
siemens es equivalente a ohm-1, es a veces mal denominado "mho" (ohm
escrito al revés!) o utilizando la letra griega W (omega mayúscula) dibujada al
revés! (no comments ...)
Cuando se requiere transportar la
electricidad con el mínimo de pérdidas, se utilizan metales que, además de ser
buenos conductores, sean razonablemente económicos (no como la plata o el oro).
Entonces, los primeros candidatos son el cobre (Cu) y el aluminio (Al). En
efecto, en la industria se utilizan gruesos conductores de cobre y a veces
también de aluminio. El cobre utilizado como conductor, en realidad es un
material denominado "cobre electrolítico", con 99.92 a 99.96 % en
peso de cobre. En esta aleación, un 0.03 % de oxígeno mejora su densidad y
conductividad.
Existen interruptores de
posición, donde una cierta cantidad de mercurio líquido, une dos contactos
cerrando un circuito eléctrico. En muchos tableros y dispositivos eléctricos
también se encuentran conductores de "bronce al aluminio", una
aleación de 88 a 96% de cobre con estaño, hierro, y un 2 a 10% de aluminio.
Este material tiene mucha más resistencia mecánica y química que el cobre
electrolítico, necesarias en interruptores donde los chispazos elevan la
temperatura del material.
La siguiente lista muestra
valores aproximados de la resistividad eléctrica r (la inversa de la
conductividad: r = s-1) a 20°C y en 10-8 ohm x m, de algunos metales utilizados
en dispositivos eléctricos:
Plata (1.6)
Cobre (1.7)
Oro (2.2)
Aluminio (2.7)
Tungsteno (wolframio) (5.51)
Platino (10.6)
Bronce al aluminio (11)
Estaño (11.5)
Plomo (20.7)
Mercurio (96)
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