La conductividad eléctrica en metales es el resultado del movimiento de partículas cargadas eléctricamente.
Los átomos de los elementos metálicos se caracterizan por la presencia de electrones de valencia: electrones en la capa exterior de un átomo que se mueven libremente. Son estos 'electrones libres' los que permiten que los metales conduzcan una corriente eléctrica.
Debido a que los electrones de valencia son libres de moverse, pueden viajar a través del enrejado que forma la estructura física de un metal.
Debajo de un campo eléctrico, los electrones libres se mueven a través del metal como bolas de billar chocando entre sí, pasando una carga eléctrica a medida que se mueven.
La transferencia de energía es más fuerte cuando hay poca resistencia. En una mesa de billar, esto ocurre cuando una pelota golpea contra otra bola individual, pasando la mayor parte de su energía a la siguiente bola. Si una sola bola golpea varias otras bolas, cada una de ellas llevará solo una fracción de la energía.
Por la misma razón, los conductores de electricidad más efectivos son los metales que tienen un solo electrón de valencia que es libre de moverse y causa una fuerte reacción repelente en otros electrones. Este es el caso de los metales más conductores, como la plata , el oro y el cobre , que poseen un solo electrón de valencia que se mueve con poca resistencia y causa una fuerte reacción repelente.
Los metales semiconductores (o metaloides ) tienen un mayor número de electrones de valencia (generalmente cuatro o más), por lo que, aunque pueden conducir electricidad, son ineficientes en la tarea.
Sin embargo, cuando se calientan o se dopan con otros elementos, los semiconductores como el silicio y el germanio pueden convertirse en conductores de electricidad extremadamente eficientes.
La conducción en metales debe seguir la Ley de Ohm, que establece que la corriente es directamente proporcional al campo eléctrico aplicado al metal. La variable clave en la aplicación de la Ley de Ohm es la resistividad de un metal.
La resistividad es lo opuesto a la conductividad eléctrica, que evalúa con qué fuerza un metal se opone al flujo de corriente eléctrica. Esto se mide comúnmente en las caras opuestas de un cubo de un metro de material y se describe como un ohmímetro (Ω⋅m). La resistividad a menudo se representa con la letra griega rho (ρ).
La conductividad eléctrica, por otro lado, se mide comúnmente por siemens por metro (S⋅m -1 ) y está representada por la letra griega sigma (σ). Un siemens es igual al recíproco de un ohmio.
Conductividad y resistividad en metales
Material | Resistividad | Conductividad |
|---|---|---|
| Plata | 1.59x10 -8 | 6.30x10 7 |
| Cobre | 1.68x10 -8 | 5.98x10 7 |
| Cobre recocido | 1.72x10 -8 | 5.80x10 7 |
| Oro | 2.44x10 -8 | 4.52x10 7 |
| Aluminio | 2.82x10 -8 | 3.5x10 7 |
| Calcio | 3.36x10 -8 | 2.82x10 7 |
| Berilio | 4.00x10 -8 | 2.500x10 7 |
| Rodio | 4.49x10 -8 | 2.23x10 7 |
| Magnesio | 4.66x10 -8 | 2.15x10 7 |
| Molibdeno | 5.225x10 -8 | 1.914x10 7 |
| Iridium | 5.289x10 -8 | 1.891x10 7 |
| Tungsteno | 5.49x10 -8 | 1.82x10 7 |
| Zinc | 5.945x10 -8 | 1.682x10 7 |
| Cobalto | 6.25x10 -8 | 1.60x10 7 |
| Cadmio | 6.84x10 -8 | 1,46 7 |
| Níquel (electrolítico) | 6.84x10 -8 | 1.46x10 7 |
| Rutenio | 7.595x10 -8 | 1.31x10 7 |
| Litio | 8.54x10 -8 | 1.17x10 7 |
| Hierro | 9.58x10 -8 | 1.04x10 7 |
| Platino | 1.06x10 -7 | 9.44x10 6 |
| Paladio | 1.08x10 -7 | 9.28x10 6 |
| Estaño | 1.15x10 -7 | 8.7x10 6 |
| Selenio | 1.197x10 -7 | 8.35x10 6 |
| Tántalo | 1.24x10 -7 | 8.06x10 6 |
| Niobio | 1.31x10 -7 | 7.66x10 6 |
| Acero (Cast) | 1.61x10 -7 | 6.21x10 6 |
| Cromo | 1.96x10 -7 | 5.10x10 6 |
| Dirigir | 2.05x10 -7 | 4.87x10 6 |
| Vanadio | 2.61x10 -7 | 3.83x10 6 |
| Uranio | 2.87x10 -7 | 3.48x10 6 |
| Antimonio * | 3.92x10 -7 | 2.55x10 6 |
| Circonio | 4.105x10 -7 | 2.44x10 6 |
| Titanio | 5.56x10 -7 | 1.798x10 6 |
| Mercurio | 9.58x10 -7 | 1.044x10 6 |
| Germanio* | 4.6x10 -1 | 2.17 |
| Silicio* | 6.40x10 2 | 1.56x10 -3 |
* Nota: La resistividad de los semiconductores (metaloides) depende en gran medida de la presencia de impurezas en el material.
Datos de origen del gráfico
Eddy Current Technology Inc.
URL: http://eddy-current.com/conductivity-of-metals-sorted-by-resistivity/
Wikipedia: Conductividad eléctrica
URL: https://en.wikipedia.org/wiki/Electrical_conductivity