La conductividad: naturaleza eléctrica.

Cuando un cuerpo neutro adquiere cargas negativas, es decir, queda electrizado. Su carga eléctrica experimentan una redistribución hasta llegar a una situación de equilibrio. Aquellos cuerpos que permite la libre circulación de las cargas en su seno se denominan conductores.

La naturaleza eléctrica de la materia.

La materia está compuesta por átomos y estos a su vez están conformados por tres tipos de partículas elementales:

  1. Protones
  2. Neutrones
  3. Electrones

Los protones son cargas positivas que se encuentran confinadas en el átomo. Los electrones por su parte, son cargas de signo negativo que se distribuyen en la corteza, en capas concéntricas alrededor del núcleo.

El átomo es un estado neutro, tiene el mismo número de protones que de electrones pero cuando gana o pierde electrones se convierte en una partícula cargada eléctricamente.

Algunos átomos tiene una capacidad especial para perder electrones de la capa más externa. Es lo que ocurre, por ejemplo, a los metales, en los que los electrones de valencia de los átomos que lo componen son relativamente Libre como para moverse con bastante facilidad por la estructura cristalina.

Cuando esos electrones de valencia abandonan el átomo, éste se convierte en un ion positivo en el que los protones están confinados en el núcleo y la capa que quedan con electrones están completamente llenas. Estos átomos necesitan una energía de excitación muy pequeña para desprenderse de los electrones de valencia.

Clases de electrización.

Existen distintas posibilidades para que un cuerpo queda cargado eléctricamente:

  1. La electrización por frotamiento consiste en que por efecto de la fricción entre dos cuerpos uno de ellos libera los electrones más extensos de sus átomos y los cede al otro cuerpo. Con lo que el primero queda cargado positivamente y el segundo negativamente.
  2. Por influencia se basa en el efecto de la fuerza eléctrica entre dos cuerpos. Si un cuerpo A, cargado positivamente se aproxima un cuerpo neutro B. A cierta distancia la influencia del primero sobre el segundo para que los electrones más externos del cuerpo B sean atraídos por A. De forma que la región de influencia entre ambos cuerpo queda cargado negativamente.
  3. La electrización por contacto representa un flujo de cargas eléctricas negativas de un cuerpo a otro ya sea por qué un cuerpo neutro le cede electrones a un cuerpo cargado positivamente o por qué un cuerpo cargado negativamente se lo cede a otro cargado positiva mente.

Corriente eléctrica.

La conductividad es una propiedad de los materiales que varía de forma continua. Es decir, entre los cuerpos conductores y los aislantes existe una gran cantidad de cuerpos en situación intermedia. Los cuerpos conductores pueden encontrarse en estado sólido, líquido y gaseoso.

Cuando se pone en contacto un conductor descargado con otro cuerpo cargado eléctricamente, este cede electrones al primero como consecuencia de las fuerzas eléctricas. Si ambos cuerpos están aislados, el fenómeno dura el instante necesario para que se alcance el equilibrio entre la fuerza eléctrica ejercida sobre cada carga.

Esto es lo que ocurrirá si conectamos un hilo metálico a un no sólo de bordes de una pila. Sin embargo, si conectamos los dos extremos del hilo en los bornes de la pila se produce un movimiento continuo de carga, esto es una corriente eléctrica.

Para que exista corriente eléctrica es necesaria una diferencia potencial constante entre los extremos del conductor. El sentido de la corriente está condicionado por el signo de esta diferencia de potencial y de las cargas eléctricas en movimiento.

Así en los metales, las cargas en movimiento son los electrones carga negativa y las corrientes eléctricas está dirigida desde el extremo del conductor de menor potencial hacia el de mayor potencial. Pero puede ocurrir que los portadores de la carga no sean eléctricos sino iones. Como ocurre en las disoluciones Salinas sometidas a una diferencia de potencial. En este caso se producen movimientos de carga en sentido opuesto.

Intensidad de corriente.

Se define la intensidad de corriente eléctrica como la carga Total que circula a través de un conductor en la unidad de tiempo. La unidad intensidad en el sistema internacional es el amperio.

La relación entre la intensidad de corriente y la diferencia de potencial que la origina la establece la ley de Ohm. Indica que el cociente entre ambas es constante, o lo que es lo mismo ambas magnitudes son proporcionales.

No todos los conductores cumplen con la ley de hoy ya que la mayoría de los casos la resistencia no es constante, sino que depende también de la diferencia de potencial entre los extremos del conductor.

Resistividad y conductividad.

Ohm, a partir de sus experimentos, concluyó que la resistencia a la corriente que presenta un hilo conductor es directamente proporcional a la longitud del hilo e inversamente proporcional a su sección.

La resistividad es una propiedad característica de cada conductor su inversa es la conductividad y se caracteriza por el comportamiento de un material como conductor eléctrico.

Superconductores.

Algunos materiales, cuando son sometidos a ciertas condiciones especiales, son capaces de permitir el paso de la electricidad a través de ellos sin oponer ninguna resistencia. Por tanto, no disipan energía en forma de calor que es lo que se conoce por el efecto Joule.

Si bien hasta hace relativamente poco era necesario someter al cuerpo a temperaturas muy próximas al cero absoluto -273° K. Para conseguir esta propiedad, en la actualidad se han conseguido materiales capaces de comportarse así a las temperaturas mucho más alta. Incluso que se pueda conseguir a temperaturas cercanas a la ambiente.

Este fenómeno representa posibilidades muy interesantes en el campo técnico y científico. Por ejemplo se pueden fabricar electroimanes de gran potencia a partir de superconductores con un considerable ahorro económico. Esto sería muy útil para desarrollar sistema de transporte terrestre ultra rápidos, mediante levitación magnética o aparatos muy sofisticados de diagnóstico medio que necesiten Electro imanes muy potentes.