Unidad Nro 1: Conceptos físicos básicos

Desde el punto de vista de su utilización en electricidad y electrónica podemos clasificar a los materiales en tres grandes grupos:

Conductores. Semiconductores. No conductores o aislantes.

Para entender esta clasificación vamos a recordar algunos conceptos básicos.La materia en la naturaleza está formada por uniones de diferentes tipos entre moléculas, a su vez las moléculas están formadas por átomos. Según el modelo atómico de Bohr estos se componen de:

Un núcleo el cual tiene partículas con carga eléctrica positiva (protones) y partículas con carga eléctrica neutra (neutrones).Orbitas externas por las cuales giran partículas con carga eléctrica negativa llamadas electrones como se muestra en la siguiente figura:

En condiciones de reposo se dice que el átomo es eléctricamente neutro, es decir que la sumatoria de las cargas positivas con las cargas negativas da cero.

En ciertos materiales los electrones se mueven con facilidad de un átomo al otro, en otros es casi imposible que lo hagan. El primer tipo de materiales se denomina conductores y el segundo no conductores o aisladores. También existe un tercer tipo de materiales en el que la movilidad de los electrones depende de ciertas condiciones especiales, este grupo se denomina semiconductores.

Resistividad:

Llamamos resistividad “ρ” a la propiedad que tienen los materiales conductores de presentar cierta dificultad al paso de los electrones libres de un átomo al otro del mismo. Este parámetro es propio y característico de cada material . Los valores de resistividad están tabulados para todos los materiales para una temperatura determinada.A título informativo vamos a citar algunos valores de resistividad en dos materiales conductores como son el cobre (Cu) y el aluminio (Al) a temperatura ambiente.

ρcu = 0.000000017 Ω.mρAl = 0.000000028 Ω.m

A simple vista podemos notar que el cobre tiene una resistividad menor que el aluminio a la misma temperatura, es decir el cobre es mejor conductor que el aluminio.Si comparamos estos valores con los correspondientes para un material aislante vamos a notar fácilmente la diferencia numérica en cuanto al orden de magnitud. Para el caso de la madera la resistividad vale:

ρmadera = 100000000 Ω.m.

En resumen:

Los materiales conductores tienen muy baja resistividadLos materiales no conductores o aisladores poseen muy alta resistividad.

Intensidad de corriente (I) :

Vamos a definir la intensidad de corriente o corriente eléctrica como el movimiento o flujo de los electrones a través de un material, la unidad de medida de la intensidad de corriente es el Ampere y se simboliza con la letra A.

Fuerza electromotriz:

Podemos hablar de la existencia de una corriente eléctrica o flujo de electrones a través de un material solo si estos reciben un empuje o fuerza externa.Si entre dos puntos aparece carga con polaridad positiva (falta de electrones) en uno y negativa (exceso de electrones) en el otro, decimos que existe una fuerza electromotriz entre ellos o diferencia de potencial.La unidad de medida de esta magnitud es el Voltio y se simboliza con la letra V.

Resistencia eléctrica:

Si consideramos un conductor de longitud “l” y de sección “s” como se muestra en la figura. La resistencia eléctrica que presentará el mismo se define mediante la siguiente expresión:

R = ρ. donde:

ρ : resistividad del material (propia del material) (Ω.m)l : Longitud del conductor (m)s : Sección del conductor (m2)

La unidad de medida de la resistencia eléctrica es el Ω (ohm).