Tutorial de resistencia incluye:
Qué es la resistencia Ley de Ohms Conductores óhmicos &Tabla de resistividad para materiales comunes Coeficiente de temperatura de la resistencia Conductividad eléctrica Series &Resistencias en paralelo Tabla de resistencias en paralelo
A diferencia de la resistencia que mide la oposición a un flujo de corriente eléctrica, la conductividad eléctrica o conductancia eléctrica es una medida de cómo se mueve una corriente eléctrica dentro de una sustancia.
Cuanto mayor sea la conductividad eléctrica dentro de un material, mayor será la densidad de corriente para una determinada diferencia de potencial aplicada.
De este modo, puede verse que la conductividad eléctrica o conductancia eléctrica de una sustancia es una medida de su capacidad para conducir la electricidad.
La conductividad eléctrica o conductancia eléctrica de un material es importante porque algunas sustancias deben conducir la electricidad lo mejor posible. Los conductores de los cables deben permitir que la corriente fluya con la mayor facilidad posible. Otros materiales pueden ser necesarios para restringir el flujo de la corriente, como en el caso de una resistencia, y otros materiales son necesarios para no conducir la electricidad, como en el caso de los aislantes.
Bases de la conductividad eléctrica
La conductividad eléctrica es una relación entre la densidad de corriente y la intensidad del campo eléctrico. Cuanto mayor es el valor de la conductividad, menor es la resistencia que ofrece al flujo de la corriente eléctrica.
El valor de la conductividad eléctrica depende de la capacidad de los electrones u otros portadores de carga, como los huecos, para moverse dentro de la red del material.
Los materiales altamente conductores, como el cobre, permiten el libre movimiento de los electrones dentro de su red molecular. Hay electrones libres dentro de la red.
Los materiales con un bajo nivel de conductividad o conductancia tienen muy pocos electrones libres dentro de su estructura. Los electrones están fuertemente retenidos dentro de la estructura molecular y requieren un nivel significativo de energía para liberarlos.
Unidades de conductividad eléctrica: siemens y mho
Las unidades de conductividad eléctrica son siemens por metro, S⋅m-1.
El siemens también solía denominarse mho – es el recíproco de un ohm, y se deduce deletreando ohm al revés.
La conductancia es el recíproco de la resistencia y un siemens es igual al recíproco de un ohm.
El nombre siemens para la unidad de conductancia fue adoptado por la 14ª Conferencia General de Pesas y Medidas como unidad derivada del SI en 1971. Se denominó así en honor a Ernst Werner von Siemens.
Como todo nombre del SI, Sistema Internacional de Unidades, que se deriva del nombre propio de una persona, la primera letra de su símbolo es mayúscula, es decir, en este caso la letra «S» denota un valor en siemens, 10S. Cuando el nombre completo de una unidad del SI se escribe en inglés, siempre debe comenzar con una letra minúscula, es decir, en este caso siemens. La excepción a esto es cuando cualquier palabra se escribe con mayúscula, como en el caso del comienzo de una frase, etc.
El símbolo que más se utiliza es la versión minúscula de la letra griega sigma, σ, aunque también se utilizan en ocasiones kappa, &kappa, gamma, &gamma.
Aunque las unidades del SI para la conductividad son las más utilizadas, los valores de conductividad se indican a menudo en términos de su valor porcentual IACS. El IACS, International Annealed Copper Standard, fue establecido por la Comisión Electroquímica Internacional de 1913.
La conductividad del cobre recocido (5,8001 x 107S/m) se define como 100% IACS a 20°C.
Todos los demás valores de conductividad se relacionan con este valor de conductividad. Esto significa que el hierro con un valor de conductividad de 1,04 x 107 S/m, tiene una conductividad de aproximadamente el 18% de la del cobre recocido y esto se da como 18% IACS.
Como los métodos de procesamiento del metal han mejorado desde la introducción de la norma, algunos productos de cobre modernos tienen ahora a menudo valores de conductividad IACS superiores al 100% IACS porque ahora se pueden eliminar más impurezas del metal.
Fórmulas de conductividad eléctrica
La resistividad y la conductividad están interrelacionadas. La conductividad es la inversa de la resistividad. En consecuencia, es fácil expresar una en términos de la otra.
Donde:
σ es la conductividad del material en siemens por metro, S⋅m-1
ρ es la resistividad del material en ohmios-metros, Ω⋅m
Esto puede sustituirse entonces en la fórmula de la resistividad para dar la siguiente relación.
Donde:
σ es la conductividad del material en siemens por metro, S⋅m-1
E es la magnitud del campo eléctrico en voltios por metro, V⋅m-1
J es la magnitud de la densidad de corriente en amperios por metro cuadrado, A⋅m-2
A menudo es necesario relacionar la conductividad con una longitud específica de material con un área de sección transversal constante..
Utilizando este diagrama, es posible relacionar la conductividad con la resistencia, la longitud y el área de la sección transversal de la probeta en la fórmula de conductividad que aparece a continuación.
R = σ A l
Donde:
R es la resistencia eléctrica de una probeta uniforme del material medida en ohmios
l es la longitud del trozo de material medida en metros, m
A es el área de la sección transversal de la probeta medida en metros cuadrados, m2
Usando estas fórmulas de conductividad eléctrica es posible calcular la conductividad a partir del conocimiento de la resistencia, longitud y área de la sección transversal de un bloque de un material.
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