1. Universidad Santo Tomás
Materiales industriales I
Juan Sebastián Camero C.
Pablo Emilio Hurtado H.
Cristian Torres
Conductividad eléctrica
Bogotá D.C
Noviembre 2016
2. OBJETIVOS
Comprender el concepto de conductividad eléctrica
Realizar un experimento creativo de carácter demostrativo de ésta propiedad
Fortalecer los vínculos del trabajo en equipo para futuros proyectos
3. Conductividad: capacidad de los materiales de conducir (potenciales eléctricos o
térmicos) a través de si.
Resistividad: es el inverso a la conductividad
TERMINILOGÍA
4. Antescedentes
Conductor-Semiconductor-Aislante
• Conductor:
Materiales cuya estructura electrónica les permite conducir la corriente eléctrica a temperatura
ambiente. Sus electrones de valencia, los cuales se encuentran en el nivel energético mas
externo y permiten los enlaces se encuentran muy próximos a los electrones de conducción los
cuales se promueven a niveles energéticos vacios los que da lugar a mayor movilidad de éstos
y permiten conducir la electricidad.
• Semiconductor:
Es la mitad entre los conductores y aislantes. A temperatura ambiente o baja no conducen la
corriente eléctrica, pues hace falta elevar la temperatura o ser sometido a un campo eléctrico
para que se comporten como conductores.
• Aislantes:
Tienen una resistencia tan alta que no conducen la electricidad
5. Se observa que los conductores tienen un nivel de
proximidad mas grande entre sus electrones de
valencia y sus electrones de conducción. Los
aislantes son bastante separados y los
semiconductores en la mitad.
6. Conductividad Eléctrica
Cuando una sustancia tiene la propiedad de conducir la electricidad quiere decir que es capáz
de transportar electrones.
Existen 2 tipos de conductores; los metálicos y los electrolitos
7. La conductividad en metales se debe a los electrones de conducción los cuales surgen porque los
electrones de valencia en el metal son generales y no son de un átomo en específico.
El modelo de Drude-Lorentz dice que un conductor esta formado microscópicamente por una
red cristalina muchos electrones libres y unidos, y éstos pueden moverse por la red cristalina
Un campo eléctrico externo hace que los
portadores de carga se muevan lentamente
hacia la derecha cuando las partículas se
dispersan aleatoriamente entre si. Cada
colisción entre un electrón (azules) y un ión
positivo (rojos) elimina cierta energía cinética
de los portadores de carga. Mientras que estos
electrones ligados oscilan, los electrones libres
conducen la electricidad.
8. Conductividad eléctrica
Metales
• La temperatura incrementa la resistividad en los materiales metálicos
Se observa que la medida que aumenta la
temperatura aumenta la resistividad
(disminuye la conductividad). Existe un punto
en el que por mas que se baje la temperatura
no disminuye la resistividad. Por eso existe
una componente “residual”
9. • Existe una fórmula para calcular la resistividad del material:
Pt= Resistividad a 0 c°
P0= Resistividad del material
T= temperatura del material
= coeficiente térmico resistivo (°c^-1)
10. • La presencia de impurezas reduce la conductividad:
Los metales puros son siempre mejores
conductores que las aleaciones, pues los
segundos presentan impurezas.
11. FÓRMULA DE CONDUCTIVIDAD
Km= Conductancia medida (ohm^-1)
K= Conductancia específica (ohm^-1 cm^-1)
Considere un material metálico de longitud L,
área de sección transversal A por el que pasa
una corriente i perpendicular al área, su
conductividad esta dada por
12. EXPERIMENTO
• El siguiente experimento tiene el objetivo de mostrar la propiedad de conductividad
eléctrica en un acero 4140, de una manera creativa y con elementos de la vida cotidiana
para ahorrar inversión, tiempo y complejidad.
• Para mostrar la propiedad de conductividad eléctrica, se optó por determinar si el acero se
deja “tallar” usando un lápiz como ánodo, conectado a una fuente de corriente directa. Si se
deja tallar sobre su estructura, se comprueba su conductividad y, según la teoría, se
comportaría como un conductor al no modificarse las temperatura del mismo.
13. Materiales
• Bombilla de 100 W
• Cable de cobre
• Roseta
• Tornillos
• Cinta aislante
• Lápiz de grafito
• Borneras
• Toma corriente
• Acero 4140
14. Montaje experimental
1. Conectar un extremo de la roseta con un
extremo del enchufe por medio de cable de
cobre unido por una bornera.
2. El otro extremo de la roseta se conecta al
lápiz donde previamente se le hizo un agujero
a la goma para que el cobre hiciera contacto
con el grafito del lápiz.
3. El otro extremo del enchufe se conecta
directamente a la barra de acero por medio
de cinta aislante.
4. Conectar el enchufe a un tomacorriente
5. escribir
16. Resultados
El nombre quedo grabado sobre el acero
dando punzadas sobre éste mientras la
conexión se encontraba en marcha. Es una
excelente idea para probar la conductividad
de un material, y de igual manera, hacer
grabados personales.
17. Explicación
En los anillos hexagonales del carbono (grafito) existen
dobles enlaces (enlaces pi) conjugados, los cuales permiten
la migración de electrones. El carbono asume una
hibridación plana (sp2) formando planos superpuestos
como “colmenas”. Al existir estos enlaces en planos
diferentes que son más débiles se da el movimiento de
electrones entre ellos ocasionando la transferencia de
electricidad.
El potencial eléctrico del tomacorriente se transfiere al
grafito. Como el acero esta conectado de igual manera a
la corriente, se genera un campo electro magnético el
cual, con el grafito cargado produce la chispa y
degradación del metal.
18. Bibliografía
- conductividad eléctrica en sólidos. (2016). conductividad eléctrica. Retrieved 19 November
2016, from
http://depa.fquim.unam.mx/amyd/archivero/CONDUCTIVIDAD,MOVILIDADIONICAYNUM
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- Conductores Semiconductores y Aislantes. (2016) (1st ed.). Retrieved from
http://depa.fquim.unam.mx/amyd/archivero/condsemicondais2_27505.pdf
- ¿Por qué los metales son buenos conductores de electricidad?. (2016). Vix. Retrieved 19
November 2016, from http://www.vix.com/es/btg/curiosidades/4053/por-que-los-
metales-son-buenos-conductores-de-electricidad
