Conductores Metálicos

CONDUCTORES METÁLICOS


1.- Definiciones


Los conductores metálicos pueden ser sólidos o líquidos, puros o aleados, pero todos presentan las siguientes características fundamentales:
- su conductividad eléctrica es grande pero no infinita; ella es del orden de 106 a 108 S/m a la temperatura ambiente y puede superar los 1011 ó 1012 S/m a temperaturas cercanas a 0"K
-la conductividad eléctrica se debe a la presencia de una banda de valencia no saturada de electrones en la estructura atómica o traslapada con bandas superiores vacías; esto permite que los electrones de esta banda pasen fácilmente de un átomo a otro por efecto de un campo eléctrico.
La mayoría de los metales son buenos conductores eléctricos:


|Metal|Conductividad (S/m( |
| |a temperatura ambiente |
|Plata |6,8 x 107 |
|Cobre |6,0 x 107 |
|Oro|4,3 x 107 |
|Aluminio |3,8 x 107 |
|Latón (70 % Cu – 30 % Zn) |1,6 x 107 |
|Acero simple |0,6 x 107 |
|Acero inoxidable |0,2 x 107|


La resistividad eléctrica ( el recíproco de la conductividad) toma en cuenta las pérdidas de energía por choque de los electrones con objetos de la red cristalina al desplazarse por el metal; estos objetos pueden ser fonones ( aumentan con la temperatura), defectos cristalinos (dislocaciones aumentan con la deformación plástica en frío).Experimentalmente se observa que la resistividad total comprende tres efectos (Regla de Matthiesen):
(total ((térmica ( (impurezas ( (deformaciones


- contribución de la temperatura: debido al aumento de fonones; aproximadamente se puede establecer la siguiente relación:
(térmica ((0 ( ( T

La resistividad base (0 y el coeficiente de temperatura ( dependen delmaterial y de la temperatura.

- contribución de las impurezas: (impurezas = A Ci (1-Ci)
A es una constante independiente de la composición
Ci depende del metal base y de la impureza


- contribución de la deformación plástica: aumenta debido al aumento de las dislocaciones que favorecen los choques de electrones con átomos del cristal. El recocido elimina las dislocaciones.De este modo los conductores metálicos se distinguen de otros tipos de conductores que son los siguientes:
- conductores constituidos por soluciones electrolíticas o sales o vidrios fundidos cuyas conductividades, del orden de 10-2 S/m son de origen iónico.
- semiconductores cuya conductividad es del orden de 10-4 S/m y se debe
al movimiento de electrones.
-superconductores, cuya conductividad teóricamente infinita se atribuye a fenómenos cuánticos. Los superconductores poseen conductividades mayores que 1023 S/m con corriente continua.
- plasmas constituidos por gases o vapores cuya conductividad que es a la vez electrónica y iónica varía entre 1 y 100 S/m y se debe a la agitación térmica que separa de los núcleos atómicos una gran parte de loselectrones.

2.- Clasificación de conductores metálicos

Los conductores metálicos pueden clasificarse en diferentes categorías, generalmente ligadas a sus aplicaciones:
- Elementos metálicos químicos simples: los más empleados son el Cu y el Al, que se usan por su alta conductividad eléctrica a temperatura ambiente. Ellos están a veces aliados con un pequeño porcentaje de otros metales los...