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Resistencia de un material

enero 10, 2022
Resistencia de un material

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¿Qué impulsa la corriente? Podemos pensar en varios dispositivos -como baterías, generadores, enchufes de pared, etc.- que son necesarios para mantener una corriente. Todos estos dispositivos crean una diferencia de potencial y se denominan fuentes de tensión. Cuando una fuente de tensión se conecta a un conductor, aplica una diferencia de potencial V que crea un campo eléctrico. El campo eléctrico, a su vez, ejerce una fuerza sobre las cargas libres, provocando una corriente. La cantidad de corriente no sólo depende de la magnitud de la tensión, sino también de las características del material por el que circula la corriente. El material puede resistir el flujo de las cargas, y la medida de cuánto resiste un material el flujo de cargas se conoce como resistividad. Esta resistividad es análoga a la fricción entre dos materiales que se resisten al movimiento.

Cuando se aplica un voltaje a un conductor, se crea un campo eléctrico \(\vec{E}\), y las cargas en el conductor sienten una fuerza debida al campo eléctrico. La densidad de corriente \ (\vec{J}\) que resulta depende del campo eléctrico y de las propiedades del material. Esta dependencia puede ser muy compleja. En algunos materiales, incluidos los metales a una temperatura determinada, la densidad de corriente es aproximadamente proporcional al campo eléctrico. En estos casos, la densidad de corriente puede modelarse como

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La siguiente tabla de resistividad eléctrica contiene los valores de resistividad de muchas de las sustancias más utilizadas en electrónica. En particular, incluye la resistividad del cobre, la del aluminio, la del oro y la de la plata.

La resistividad eléctrica es especialmente importante porque determinará su rendimiento eléctrico y, por tanto, si es adecuada para su uso en muchos componentes eléctricos. Por ejemplo, se verá que la resistividad del cobre, la del aluminio y la de la plata y el oro determinan dónde se utilizan estos metales.

Para poder comparar la resistividad de diferentes materiales, desde elementos como el cobre y la plata hasta otros metales y sustancias como el bismuto, el latón e incluso los semiconductores, es necesario utilizar una medición estándar.

La definición de resistividad establece que la resistividad de una sustancia es la resistencia de un cubo de esa sustancia que tenga aristas de longitud unitaria, entendiendo que la corriente fluye normal a las caras opuestas y se distribuye uniformemente por ellas.

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Independientemente de que un material obedezca o no la ley de Ohm, su resistencia puede describirse en términos de su resistividad aparente. La resistividad, y por tanto la resistencia, depende de la temperatura. En rangos de temperatura considerables, esta dependencia de la temperatura puede predecirse a partir de un coeficiente de temperatura de la resistencia.

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Hay que tener en cuenta que se supone que la corriente es uniforme en la sección transversal del cable, lo que sólo es cierto para la corriente continua. En el caso de la corriente alterna se produce el fenómeno del «efecto piel», en el que la densidad de corriente es máxima en el radio máximo del cable y desciende para radios más pequeños dentro del cable. En las radiofrecuencias, este fenómeno se convierte en un factor importante en el diseño, ya que la parte exterior de un hilo o cable transporta la mayor parte de la corriente.

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Este artículo trata sobre la conductividad eléctrica en general. Para otros tipos de conductividad, véase Conductividad. Para aplicaciones específicas en elementos eléctricos, véase Resistencia eléctrica y conductancia.

La resistividad eléctrica (también llamada resistencia eléctrica específica o resistividad volumétrica) es una propiedad fundamental de un material que mide la fuerza con la que resiste la corriente eléctrica. Una resistividad baja indica un material que permite fácilmente la corriente eléctrica. La resistividad se suele representar con la letra griega ρ (rho). La unidad SI de la resistividad eléctrica es el ohmímetro (Ω⋅m)[1][2][3] Por ejemplo, si un cubo sólido de 1 m3 de material tiene contactos de lámina en dos caras opuestas, y la resistencia entre estos contactos es de 1 Ω, entonces la resistividad del material es de 1 Ω⋅m.

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La conductividad eléctrica o conductancia específica es el recíproco de la resistividad eléctrica. Representa la capacidad de un material para conducir la corriente eléctrica. Se suele significar con la letra griega σ (sigma), pero a veces se utiliza κ (kappa) (especialmente en ingeniería eléctrica) y γ (gamma). La unidad SI de la conductividad eléctrica es siemens por metro (S/m).

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