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MATERIALES CONDUCTORES, SEMICONDUCTORES, SUPERCONDUCTORES Y AISLANTES

materiales conductores

¿Conoces la diferencia entre materiales conductores, semiconductores, superconductores y aislantes? Algunos materiales son aislantes en forma pura, pero llevará a cabo si se unen con pequeñas cantidades de otro elemento o si contienen impurezas. Por ejemplo, la mayoría de las cerámicas son excelentes aislantes, pero si se unen con otros elementos, se puede obtener un superconductor. El agua pura es un aislante, pero el agua sucia y el agua salada, con sus iones de libre flotación, conduce bien la electricidad.

Los materiales conductores

Los materiales conductores son aquellos que permiten que los electrones fluyan libremente de partícula a partícula, por lo que se utilizan para crear circuitos eléctricos. Un objeto hecho de un material conductor permitirá que se transfiera una carga a través de toda la superficie del objeto. Si la carga se transfiere al objeto en un lugar determinado, esta se distribuye rápidamente a través de toda la superficie del objeto. Según esto, se puede decir que todos los materiales o elementos que permiten que a través de ellos fluya la corriente o cargas eléctricas en movimiento se conocen como conductores.

Para que los electrones se desplacen libremente por los materiales conductores se les debe conectar a una fuente de tensión.

La distribución de la carga es el resultado del movimiento de electrones, ya que un objeto cargado siempre va a distribuir su carga hasta que las fuerzas de repulsión globales entre electrones en exceso se reduzcan al mínimo. De este modo, si un conductor cargado es tocado a otro objeto, el conductor puede incluso transferir su carga a ese objeto.

Entre los materiales conductores se encuentran los metales, las soluciones salinas y los ácidos.

Algunos de los metales más usados como conductores son el cobre, el oro, la plata, el aluminio y el hierro. Entre éstos, el cobre es el más común por ser relativamente económico y lo suficientemente bueno para cumplir su función, al igual que el aluminio.

El oro y la plata podrían considerarse como los mejores metales conductores; sin embargo, no es muy común su uso debido a su alto costo.

Si se observa la mayoría de los aparatos eléctricos, se verá que utilizan uno o varios hilos de cobre sólido para conducir la electricidad. Dependiendo de la potencia eléctrica, el grosor de los hilos aumentará para no calentarse en exceso o quemarse.

Estos materiales conductores suelen estar revestidos de un material aislante como el PVC (cloruro de polivinilo).

Materiales semiconductores

Dentro de los materiales semiconductores, nos encontramos con materiales que tienen la misma función que los materiales conductores, pero que también pueden actuar como un aislante, aunque depende de varios factores. Estos factores son:

  • Campo eléctrico
  • Campo magnético
  • La presión
  • La radiación que incide
  • La temperatura del ambiente en el que se encuentra

Los materiales semiconductores que más se emplean es el silicio, el germanio y, hasta hace poco, se ha comenzado a emplear el azufre como material semiconductor.

Son los materiales que pueden presentar propiedades eléctricas de los conductores o de los aislantes, dependiendo de las características del contexto donde se encuentren.

Todos los materiales que contienen cuatro electrones en su último nivel generalmente son semiconductores y se utilizan principalmente como elementos de los circuitos electrónicos.

La característica de los semiconductores es que dejan pasar la corriente eléctrica en un solo sentido y lo impiden en el sentido contrario.

Este tipo de materiales en su expresión más pura no son utilizados con normalidad en la vida cotidiana. Sin embargo, cuando son modificados, se pueden utilizar en la fabricación de dispositivos electrónicos usados para el control de sistemas y equipos eléctricos.

Uno de los materiales semiconductores más empleados es el cristal de silicio. Es usado para fabricar diodos, transistores, circuitos integrados o los microprocesadores que utilizan las computadoras, entre otros.

Materiales superconductores

Este material es fascinante, porque tiene la capacidad intrínseca que poseen los materiales para conducir corriente, pero sin la resistencia ni la pérdida de energía, siempre que se den las condiciones idóneas.

Normalmente, la resistividad eléctrica de un conductor metálico va decreciendo a medida que la temperatura va disminuyendo también. La resistencia del superconductor hace que baje bruscamente cuando se llega a una temperatura crítica, pero consigue que la energía que queda dentro siga fluyendo, a pesar de no tener alimentación. Se crea la superconductividad.

Pasa con gran variedad de materiales, incluso aleaciones sencillas como el estaño o el aluminio, manifestando la ausencia de resistencia, de manera que impide que el material entre en su campo. Lo que es el efecto Meissner, que permite repeler el material, consiguiendo que éste se mantenga a flote.

Materiales Aislantes

En contraste con los conductores, los aislantes son materiales que impiden el libre flujo de los electrones de átomo a átomo y de molécula a molécula. Si la carga se transfiere a un aislante en un lugar determinado, el exceso de carga permanecerá en la posición inicial de la carga. Las partículas del aislante no permiten el libre flujo de electrones; posteriormente la carga rara vez se distribuye de manera uniforme por la superficie de un material que sea aislante.

Mientras que los aislantes no son útiles para la transferencia de carga, tienen un papel crucial en experimentos electrostáticos y manifestaciones. Los objetos conductores son a menudo montados sobre objetos aislantes. Esta disposición de un conductor en la parte superior de un aislante evita que la carga sea transferida desde el objeto conductor con su entorno evitando así accidentes como los cortocircuitos o que nos electrocutemos. Esta disposición nos permite entonces manipular un objeto conductor, pero sin tocarlo.

Podemos decir entonces que el material aislante sirve como un asa para mover el conductor en la parte superior de una mesa de laboratorio. Si los experimentos de carga se realizan con latas de refresco de aluminio, por ejemplo, las latas se deben montar en la parte superior de vasos de plástico. Los vasos sirven como aislantes, evitando que las latas de refresco desempeñen su carga.

Aquellos materiales que son muy conductores (conocidos como superconductores) se colocan en el extremo y los materiales que son menos conductores se colocan en el otro extremo. A partir de lo mencionado, los metales serían colocados cerca del extremo más conductor y el vidrio se colocaría en el extremo opuesto de la serie continua. La conductividad de un metal podría ser tanto como un millón de billones de veces mayor que la del vidrio.

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