La conductividad eléctrica es la capacidad de un cuerpo para conducir una corriente eléctrica. La conductividad eléctrica (símbolo σ) mide la capacidad de un material para dejar pasar la corriente eléctrica a través de él y es inversamente proporcional a la resistencia eléctrica del material.
En el Sistema Internacional de Unidades (SI), la unidad para medir la conductividad eléctrica es el S/m (siemens por metro) o Ω−1·m−1 .
La conductividad eléctrica dependerá de la estructura atómica y molecular del material. La conductividad se relaciona con la capacidad de las partículas cargadas (electrones, iones positivos o negativos) contenidas en este medio para moverse con suficiente libertad.
Según la ley de Ohm, en una sustancia isótropa lineal , la conductividad es el coeficiente de proporcionalidad entre la densidad de la corriente resultante y la magnitud del campo eléctrico en el medio.
¿Por qué los metales son buenos conductores eléctricos?
Los metales son buenos conductores eléctricos porque tienen una estructura atómica con muchos electrones con vínculos débiles que permite su movimiento. La conductividad también depende de su composición química y otros factores físicos del propio material como la temperatura.
Los metales conducen la electricidad porque están formados por una aglomeración de núcleos cargados positivamente entre los que se mueven libremente los electrones.
Esta nube de electrones no pertenecen a los átomos individuales, sino al conjunto de todos ellos. Este modelo explica, de forma cualitativa, por qué los metales conducen la electricidad.
¿Por qué los aislantes son malos conductores eléctricos?
La baja conductividad eléctrica de semiconductores y aislantes se debe a las propiedades de la banda de valencia en las que los electrones no se pueden mover.
En los aislantes, el número de electrones es exactamente el mismo que el número de estados disponibles en la banda de valencia. En la banda prohibida, evidentemente, no hay estados electrónicos disponibles. Esto significa que cuando se aplica un campo eléctrico los electrones no pueden incrementar su velocidad al no haber estados disponibles donde puedan moverse a mayor velocidad de lo que ya lo hacen.
Conductividad eléctrica y portadores de corriente
La conductividad eléctrica de todas las sustancias está asociada con la presencia en ellas de portadores de corriente. Los portadores de corriente son partículas cargadas que se mueven (electrones, iones) o cuasipartículas (por ejemplo, agujeros en un semiconductor). Los portadores son capaces de moverse en una sustancia sobre una larga distancia.
Se puede simplificar para decir lo que significa que tal partícula o cuasipartícula debería poder viajar en una sustancia dada una distancia infinitamente grande, al menos macroscópica. Sin embargo, en algunos casos especiales los portadores pueden cambiar, nacer y desaparecer y pueden reemplazarse entre sí.
Ejemplos de conductividad eléctrica específica de algunas sustancias
La conductividad específica se da a una temperatura de +20 ° C:
|
Sustancia |
S / m |
|---|---|
|
plata |
62,500,000 |
|
cobre |
59,500,000 |
|
oro |
45,500,000 |
|
aluminio |
38.000.000 |
|
hierro puro |
10,000,000 |
|
estaño |
8.330.000 |
|
acero fundido |
7,690,000 |
|
mercurio |
1.040.000 |
|
grafito |
125 000 |
|
agua de mar |
3 |
|
agua destilada. |
10 −4 |
|
vidrio |
10 −11 |
