Materiales aislantes y conductores

Materiales aislantes y conductores

Inducción electrostática

¿Qué hace que un material sea conductor o aislante? En pocas palabras, los conductores eléctricos son materiales que conducen la electricidad y los aislantes son materiales que no lo hacen. La facilidad con la que los electrones se mueven a través de una sustancia es lo que determina que ésta sea conductora de la electricidad.

Los electrones de valencia son como los planetas exteriores que orbitan alrededor de una estrella. Se sienten lo suficientemente atraídos por sus átomos como para permanecer en su posición, pero no siempre se necesita mucha energía para sacarlos de su sitio: estos electrones conducen fácilmente la corriente eléctrica. Las sustancias inorgánicas, como los metales y los plasmas, que pierden y ganan electrones con facilidad, encabezan la lista de conductores.

Las moléculas orgánicas son en su mayoría aislantes porque se mantienen unidas por enlaces covalentes (de electrones compartidos) y porque el enlace de hidrógeno ayuda a estabilizar muchas moléculas. La mayoría de los materiales no son ni buenos conductores ni buenos aislantes, sino que se encuentran en un punto intermedio. No son fácilmente conductores, pero si se les suministra suficiente energía, los electrones se mueven.

Algunos materiales en estado puro son aislantes, pero son conductores si se dopan con pequeñas cantidades de otro elemento o si contienen impurezas. Por ejemplo, la mayoría de las cerámicas son excelentes aislantes, pero si se dopan, se puede crear un superconductor. El agua pura es un aislante, el agua sucia es poco conductora y el agua salada, con sus iones flotantes, es muy conductora.

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Carga por inducción

Es importante saber cómo se transfiere el calor en las bodegas de pescado. El calor se transfiere por conducción, convección o radiación, o por una combinación de las tres. El calor siempre se desplaza de las zonas más calientes a las más frías; busca un equilibrio. Si el interior de una bodega de pescado aislada está más frío que el aire exterior, la bodega de pescado extrae calor del exterior. Cuanto mayor sea la diferencia de temperatura, más rápido fluirá el calor hacia la zona más fría.

Conducción. Mediante esta modalidad, la energía calorífica pasa a través de un sólido, líquido o gas de molécula a molécula en un material. Para que el calor sea conducido, debe haber un contacto físico entre las partículas y una cierta diferencia de temperatura. Por tanto, la conductividad térmica es la medida de la velocidad del flujo de calor que pasa de partícula a partícula. La velocidad del flujo de calor a través de un material específico estará influida por la diferencia de temperatura y por su conductividad térmica.

Convección. Mediante este modo, el calor se transfiere cuando un aire/gas o líquido calentado se desplaza de un lugar a otro, llevando su calor consigo. La velocidad del flujo de calor dependerá de la temperatura del gas o líquido en movimiento y de su velocidad de flujo.

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Aislantes

Amanda ha enseñado ciencias en la escuela secundaria durante más de 10 años. Tiene una maestría en Fisiología Celular y Molecular de la Escuela de Medicina de Tufts y una maestría en enseñanza del Simmons College. También están certificadas en educación especial secundaria, biología y física en Massachusetts.

No todos los átomos y materiales conducen la electricidad de la misma manera. Define la conductividad, aprende sobre los aislantes y los conductores, y entiende que los buenos conductores eléctricos también actúan como buenos conductores del calor.

Antiguamente, si la casa de alguien se incendiaba, los voluntarios acudían al lugar y formaban una brigada de cubos para apagar las llamas. Si se piensa en ello, se podría decir que la brigada de cubos “conducía” el agua desde la fuente hasta el fuego. Pero, ¿qué pasaría si los voluntarios dejaran de pasar el agua?

Bien, sabemos una cosa: la casa ardería hasta los cimientos porque estaría efectivamente “aislada” del agua. El escenario de la brigada del cubo es en realidad muy similar a por qué algunos materiales actúan como conductores eléctricos y otros como aislantes eléctricos. Pero, para encontrar a los actores de nuestra “brigada del cubo” eléctrica, tenemos que empezar por el nivel atómico.

Mejor conductor de la electricidad

A partir de la diferencia anterior entre conductores y aislantes en forma de tabla, has obtenido la visión exacta de estos dos. Sin embargo, para conocerlos en detalle, vamos a tratar de entender ambos en un formato detallado. Sigue leyendo.

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En los conductores, los electrones libres pueden moverse libremente en cualquier lugar dentro de un material conductor. ¿POR QUÉ? Porque existe un solapamiento entre la banda de valencia y la banda de conducción del material. Por lo tanto, como resultado, no hay una brecha prohibida entre las capas de la estructura atómica de los conductores.

Como los conductores tienen una conductividad muy alta, tienen una resistencia muy baja. En otras palabras, debido a la baja resistencia, los electrones pueden moverse libremente dentro de un conductor, por supuesto, cuando se aplica una diferencia de potencial a través de ellos.

Como he mencionado en la parte de conductor vs aislante (tabular), la resistividad del conductor puede variar de baja a alta. Por lo tanto, a partir de la definición de conductor por su resistividad, se pueden bifurcar en dos categorías. Estas son: