Conductividad y resistividad PDF

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Conductividad electrica de los metales...

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Conductividad y resistividad La unidad de resistividad en el Sistema Internacional (SI) es el ohm-metro o Ω.m. Para conductividad electrica se utiliza el Siemens por meter, cuyo símbolo es S/m. La conductividad es el inverso de la resistividad. Si representamos la conductividad por σ(letra griega sigma) y la resistividad por ρ(letra griega rho) su relación es dada por: σ = 1/ρ. El nanoOhm-metro nΩ.m (billonésimo de ohm-metro) o el micro Ohm-cm µΩ.cm (millonésimo de ohmcentímetro) son usado para expresar resistividad en metales mientras para conductividad se usa el MegaSiemens por metro MS/m (millones de Siemens por metro). La unidad de conductividad llamada %IACS también se usa con frecuencia. La principal ventaja de %IACS sobre MS/m es que cuando usamos %IACS se sobreentiende que las mediciones son hechas a 20ºC (293K o 68ºF) mientras mediciones en MS/m no implican ninguna temperatura especial. Esto hace que la unidad %IACS sea especialmente útil para comparaciones entre metales. 100 %IACS equivalen a 58 MS/m. Algunos medidores de conductividad compensan los valores de conductividad a 20°C aun cuando las mediciones sean hechas a otras temperaturas. Como decíamos, la conductividad eléctrica (símbolo σ) es la medida de la capacidad de un material o sustancia para dejar pasar la corriente eléctrica a través de él. La conductividad depende de la estructura atómica y molecular del material. Los metales son buenos conductores porque tienen una estructura con muchos electrones con vínculos débiles, y esto permite su movimiento. La conductividad también depende de otros factores físicos del propio material, y de la temperatura. La conductividad es la inversa de la resistividad (símbolo ρ); por tanto, σ = 1 / ρ La unidad de la conductividad es el S/m (siemens por metro) o Ω−1·m−1. Usualmente, la magnitud de la conductividad es la proporcionalidad entre el campo eléctrico E y la densidad de corriente de conducción J: J = σE Según la teoría de bandas de energía en sólidos cristalinos, son materiales conductores aquellos en los que las bandas de valencia y conducción se superponen, formándose una «nube» de electrones libres causante de la corriente al someter al material a un campo eléctrico. Estos medios conductores se denominan conductores eléctricos. La Comisión Electrotécnica Internacional definió como patrón de la conductividad eléctrica: «Un hilo de cobre de 1 metro de longitud y un gramo de masa, que da una resistencia de 0,15328 Ω a 20 °C» al que asignó una conductividad eléctrica de 100 % IACS (International Annealed Copper Standard, Estándar Internacional de cobre recocido). A toda aleación de cobre con una conductividad mayor que 100 % IACS se le denomina de alta conductividad (H.C. por sus siglas inglesas). Hace falta aclarar el significado y origen de los diferentes valores y unidades de la resistividad del Cobre que aparecen en diferentes publicaciones y en diferentes normas, para ello se describen a continuación la Resistividad Volumétrica y la Resistividad de Masa y sus valores. 1

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ALGUNAS CONDUCTIVIDADES ELÉCTRICAS

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Conductividad de los metales Conductividad eléctrica de metales puros3 a temperaturas entre 273 y 300K (106 S⋅m-1): H

He

Li Be 10,47 26,6

B

C

N

O

F Ne

Na Mg 20,28 22,17

Al 36,59

Si

P

S

Cl Ar

K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga 13,39 28,99 1,78 2,56 4,95 7,87 0,69 10,02 17,86 13,89 57,97 16,5 7,35

Ge

As

Se

Br Kr

Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te 7,52 7,41 1,68 2,31 6,58 18,12 6,71 14,08 23,26 9,26 61,39 14,71 12,5 8,7 2,56 Cs Ba 4,76 2,92 Fr * **

Ra

* **

Xe

Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn 2,94 7,41 18,38 5,81 12,35 21,28 9,26 44,03 1,04 6,67 4,69 0,93 2,5 Rf

Db

Sg

Bh

Hs

La Pr Nd Pm Sm Eu Ce 21,28 1,43 1,56 1,33 1,06 1,11 Ac

I

Th Pa U 6,8 5,65 3,57

Np

Pu

Am

Mt

Ds

Rg

Cn

Nh

Fl

Mc

Lv Ts Og

Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu 0,76 0,87 1,08 1,23 1,16 1,48 4 1,72 Cm

Bk

Cf

Es

Fm

Md No

Lr

5

6

7

*Norma Venezolana Covenin 452-89-Determinación de resistividad de materiales metálicos conductores eléctricos.

Ing: Luis Badoff

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