Materiales Conductores y Materiales Aislantes

El comportamiento de un objeto que se ha cargado depende de si el objeto está hecho de un material conductor o un material no conductor o aislante . Os queremos explicar la diferencia entre ambos, con ejemplos y toda la información al respecto. Es muy importante saber diferenciar entre los materiales que son conductores y […]

El comportamiento de un objeto que se ha cargado depende de si el objeto está hecho de un material conductor o un material no conductor o aislante . Os queremos explicar la diferencia entre ambos, con ejemplos y toda la información al respecto.

Es muy importante saber diferenciar entre los materiales que son conductores y los que no, porque si nos equivocamos a la hora de elegir un material, podemos provocar que nuestra idea no funcione o peor aun, sufrir algún tipo de daño físico.

Materiales conductores y aislantes

Materiales conductores y materiales aislantes

Los materiales se pueden dividir en dos categorías amplias : conductores y aislantes. Sería más correcto definirlos como buenos conductores y malos conductores, respectivamente, ya que cada material facilita o dificulta la conducción. Esta división puede afectar a la conductividad térmica (es decir, la transferencia de calor) o la conductividad eléctrica (es decir, el paso de la corriente).

¿Porque? El hecho de que una sustancia conduzca electricidad depende de la facilidad con que los electrones puedan moverse a través de ella. Los protones no se mueven porque, si bien llevarían carga eléctrica, están unidos a otros protones y neutrones en núcleos atómicos. Los electrones de valencia son como planetas exteriores que orbitan una estrella. Se sienten lo suficientemente atraídos como para permanecer en su lugar, pero no siempre necesitan mucha energía para sacarlos de su lugar. Los metales pierden y ganan electrones con facilidad, por lo que gobiernan la lista de conductores. Las moléculas orgánicas son en su mayoría aislantes, en parte porque se mantienen unidas por enlaces covalentes (electrones comunes) y también porque el enlace de hidrógeno ayuda a estabilizar muchas moléculas. La mayoría de los materiales no son buenos conductores ni buenos aislantes. No conducen fácilmente, pero si se les proporciona suficiente energía, los electrones se mueven.

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Algunos materiales aislantes están en forma pura , pero se comportarán o reaccionarán si están dopados de pequeñas cantidades de otro elemento o si contienen impurezas. Por ejemplo, la mayoría de las cerámicas son excelentes aislantes, pero si las modificaciones, puede obtener un superconductor. El agua pura es un aislante, pero el agua sucia se conduce débilmente y el agua salada, con sus iones flotantes libres, se conduce bien.

Qué son los Materiales Conductores

Materiales conductores materiales aislantes

Los conductores son aquellos materiales que permiten que los electrones fluyan libremente de partícula a partícula. Un objeto hecho de un material conductor permitirá que se transfiera una carga a través de toda la superficie del objeto. Si la carga se transfiere al objeto en un lugar determinado, esta se distribuye rápidamente a través de toda la superficie del objeto.

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La distribución de la carga es el resultado del movimiento de electrones. Los materiales conductores permiten que los electrones sean transportados de partícula a partícula, ya que un objeto cargado siempre va a distribuir su carga hasta que las fuerzas de repulsión globales entre electrones en exceso se reduzca al mínimo. De este modo, si un conductor cargado es tocado a otro objeto, el conductor puede incluso transferir su carga a ese objeto.

La transferencia de carga entre los objetos se produce más fácilmente si el segundo objeto está hecho de un material conductor. Los conductores permiten la transferencia de carga a través de la libre circulación de los electrones.

Qué son los Materiales Semiconductores

Dentro de los materiales conductores, nos encontramos con materiales que tiene la misma función, pero que también puede actuar como un aislante, aunque depende de varios factores. Estos factores son:

  • Campo eléctrico
  • Campo magnético
  • La presión
  • La radiación que incide
  • La temperatura del ambiente en el que se encuentra

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Los materiales semiconductores que más se emplean es el silicio, el germanio y, hasta hace poco, se ha comenzado a emplear el azufre como materia semiconductor.

Qué son los Materiales Superconductores

Este material es fascinante, porque tiene la capacidad intrínseca que poseen los materiales para conducir corriente, pero sin la resistencia ni la pérdida de energía, siempre que se den las condiciones idóneas.

Normalmente, la resistividad eléctrica de un conductor metálico va decreciendo a medida que la temperatura va disminuyendo también. La resistencia del superconductor hace que baje bruscamente, cuando se llega a una temperatura crítica, pero consigue que la energía que queda dentro siga fluyendo, a pesar de no tener alimentación. Se crea la superconductividad.

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Pasa con gran variedad de materiales, incluso aleaciones sencillas como el estaño o el aluminio, manifestando la ausencia de resistencia, de manera que impide que el material entre en su campo. Lo que es el efecto Meissner, que permite repeler el material, consiguiendo que éste se mantenga a flote.

Qué son los Materiales Aislantes

En contraste con los conductores, los aislantes son materiales que impiden el libre flujo de los electrones de átomo a átomo y de molécula a molécula. Si la carga se transfiere a un aislante en un lugar determinado, el exceso de carga permanecerá en la posición inicial de la carga. Las partículas del aislante no permiten el libre flujo de electrones; posteriormente la carga rara vez se distribuye de manera uniforme por la superficie de un material que sea aislante.

Mientras que los aislantes no son útiles para la transferencia de carga, tienen un papel crucial en experimentos electrostáticos y manifestaciones. Los objetos conductores son a menudo montados sobre objetos aislantes. Esta disposición de un conductor en la parte superior de un aislante evita que la carga sea transferida desde el objeto conductor con su entorno evitando así accidentes como los cortocircuitos o que nos electrocutemos. Esta disposición nos permite entonces manipular un objeto conductor, pero sin tocarlo.

Podemos decir entonces que el material aislante sirve como un asa para mover el conductor en la parte superior de una mesa de laboratorio. Si los experimentos de carga se realizan con latas de refresco de aluminio, por ejemplo, las latas se deben montar en la parte superior de vasos de plástico. Los vasos sirven como aislantes, evitando que las latas de refresco desempeñen su carga.

Ejemplos de materiales conductores y aislantes

Materiales conductores aislantes

Ejemplos de conductores incluyen metales, soluciones acuosas de sales (es decir, compuestos iónicos disueltos en agua), grafito, y el cuerpo humano además de:

  • plata
  • cobre
  • oro
  • aluminio
  • hierro
  • acero
  • latón
  • bronce
  • mercurio
  • grafito
  • agua de mar
  • hormigón

Ejemplos de superconductores:

  • platino
  • Agua sucia
  • jugo de limón

Los ejemplos de aislantes incluyen plásticos, espuma de poliestireno, papel, vidrio y aire seco, así como:

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  • vasos
  • caucho
  • petróleo
  • asfalto
  • fibra de vidrio
  • porcelana
  • cerámico
  • cuarzo
  • algodón (seco)
  • papel (seco)
  • madera (seca)
  • el plastico
  • aire
  • diamantes
  • agua pura
  • goma de borrar

La división de los materiales en las categorías de conductores y aislantes es una división algo artificial. Es más apropiado pensar en materiales siendo colocados en algún lugar a lo largo de un continuo.

Se debe entender que no todos los materiales conductores tienen el mismo nivel de conductividad, y no todos los aislantes son igualmente resistentes a movimiento de los electrones. La conductividad eléctrica es análoga a la transparencia de ciertos materiales a la luz: los materiales que fácilmente “traspasan” la luz se llaman “transparentes”, mientras que los que no lo hacen se llama “opacos”. Sin embargo, no todos los materiales transparentes son igualmente conductores a la luz. Lo mismo sucede con los conductores eléctricos, algunos son mejores que otros.

Aquellos materiales que son muy conductores (conocidos como superconductores ) se colocan en el extremo y los materiales que son menos conductores se colocan en el otro extremo. A partir de lo mencionado, los metales serían colocados cerca del extremo más conductor y el vidrio se colocaría en el extremo opuesto de la serie continua. La conductividad de un metal podría ser tanto como un millón de billones de veces mayor que la del vidrio.

La temperatura también afecta la conductividad. A medida que pasa las temperaturas, los átomos y los electrones energía ganan. Algunos aislantes (por ejemplo, vidrio) son malos conductores cuando están frescos, pero todavía buenos conductores calientes. La mayoría de los metales son mejores conductores. Permiten enfriar y peores conductores cuando están calientes. Algunos buenos conductores se encuentran en superconductores a temperaturas extremadamente bajas.

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