Conductor eléctrico para niños
Un conductor eléctrico es un material que permite que la carga eléctrica se mueva con facilidad a través de él. Imagina que la electricidad es como el agua que fluye por una tubería; un conductor sería una tubería muy ancha y lisa por donde el agua (la electricidad) pasa sin problemas.
Los átomos de los materiales conductores tienen electrónes en su capa más externa que no están muy unidos. Esto significa que no se necesita mucha energía para que estos electrones salten de un átomo a otro, creando una corriente eléctrica.
Un conductor eléctrico puede ser un cable, una tira, una varilla o una placa. Se usan para llevar la electricidad de un lugar a otro dentro de un circuito eléctrico. Los materiales más comunes para fabricar conductores son el cobre y el aluminio, o algunas de sus aleaciones.
Hace tiempo, el cobre era el material principal para los cables de las líneas eléctricas que vemos en la calle. Hoy en día, se usa mucho el aluminio, a veces combinado con acero para hacerlo más fuerte (como el "aluchel"). Para los cables que van bajo tierra, se sigue usando el cobre con frecuencia, además del aluminio.
Los cables de cobre macizo (o a veces de aluminio) se usan en las instalaciones eléctricas dentro de los edificios. Son fáciles de doblar, lo cual es muy útil para instalarlos en paredes o techos. Estos cables suelen estar cubiertos con materiales plásticos para aislarlos.
Los conductores se encuentran en muchos aparatos eléctricos. Por ejemplo, están en los cables de las bobinas de los motores, en los transformadores, en los electroimánes y en las barras que distribuyen la electricidad en las centrales. También son los cables que alimentan los ferrocarriles eléctricos, los trolebuses y los tranvías.
En las líneas de telecomunicaciones, los conductores llevan el sonido, las imágenes y la información a largas distancias. Son una parte fundamental de las redes que transmiten señales.
Contenido
¿Qué materiales son buenos conductores eléctricos?
Los materiales que permiten el paso de la electricidad con muy poca resistencia son los mejores conductores. Los más conocidos son los metales, como el cobre, el oro, el hierro, la plata y el aluminio. Sus aleaciones también son buenas conductoras.
Pero no solo los metales conducen la electricidad. Otros materiales como el grafito (el material de la mina de los lápices) y las disoluciones o soluciones salinas (como el agua de mar) también pueden conducir la electricidad.
¿Por qué se usa aluminio para transportar energía?
Para transportar energía eléctrica a grandes distancias, se usa mucho el aluminio. Aunque el aluminio conduce la electricidad un poco menos que el cobre (alrededor del 60% de su capacidad), es tres veces más ligero. Esto lo hace ideal para las líneas eléctricas aéreas, que son las que van por el aire.
El oro es un conductor un poco menos eficiente que el cobre. Sin embargo, se usa en lugares importantes como los conectores de las baterías o en otros conectores eléctricos. Esto se debe a que el oro es muy duradero y no se oxida ni se corroe fácilmente.
En 1913, se estableció un estándar internacional para medir la capacidad de los materiales para conducir la electricidad, llamado IACS (Estándar Internacional del Cobre Recocido). El cobre recocido (un tipo de cobre tratado) a 20 grados Celsius se considera el 100% de este estándar. La conductividad de otros materiales se compara con este valor. La mayoría de los metales tienen una conductividad menor al 100% IACS, pero algunos, como la plata o ciertos tipos de cobre muy puros, pueden superarlo.
Materiales conductores comunes
Los materiales conductores incluyen metales, electrolitos (líquidos que conducen electricidad), superconductores (materiales que conducen electricidad sin resistencia a temperaturas muy bajas), semiconductores (materiales que pueden conducir o no, dependiendo de las condiciones), plasmas (gases ionizados) y algunos materiales no metálicos como el grafito y ciertos polímeros.
| Material | Resistividad ρ [Ω·m] a 20 °C | Conductividad σ [Sm] a 20 °C |
|---|---|---|
| Plata, Ag | 1.59 × 10−8 | 6.30 × 107 |
| Cobre, Cu | 1.68 × 10−8 | 5.96 × 107 |
| Aluminio, Al | 2.82 × 10−8 | 3.50 × 107 |
El cobre tiene una alta capacidad para conducir la electricidad. El cobre recocido es el estándar con el que se comparan todos los demás conductores. La plata es un 6% mejor conductora que el cobre, pero es mucho más cara, por lo que solo se usa en equipos muy especiales, como los de los satélites artificiales.
El cable de aluminio es el metal más usado para la transmisión de energía eléctrica y su distribución. Aunque conduce menos que el cobre por el mismo grosor, su menor peso lo hace dos veces más conductor por masa. Como el aluminio es más barato que el cobre, es una opción económica cuando se necesitan cables grandes.
Sin embargo, el aluminio tiene algunas desventajas. Se oxida fácilmente, formando una capa que no conduce la electricidad y puede hacer que las conexiones se calienten. Además, se expande y contrae más que los materiales de los conectores, lo que puede aflojar las uniones. El aluminio también puede "arrastrarse" o deformarse lentamente bajo carga, lo que también afloja las conexiones. Por estas razones, el cableado de aluminio no es tan popular dentro de los edificios, aunque se usa mucho en las líneas exteriores.
Algunos líquidos, como el agua pura, no conducen la electricidad. Pero si el agua tiene incluso una pequeña cantidad de impurezas iónicas, como la sal, se convierte rápidamente en conductora.
Resistividad de los conductores más comunes
La resistividad es la medida de qué tan bien un material se opone al flujo de la electricidad. Cuanto menor sea la resistividad, mejor conductor es el material.
- Plata: 1.64 × 10-8 Ω m
- Cobre: 1.72 × 10-8 Ω m
- Oro: 2.45 × 10-8 Ω m
- Aluminio: 2.8 × 10-8 Ω m
- Estaño: 11.50 × 10-8 Ω m
- Grafito: 60 × 10-6 Ω m
- Hierro: 8.90 × 10-8 Ω m
Conductores especiales
Existe un material conductor que combina las ventajas del aluminio y el cobre. Está hecho principalmente de aluminio, pero tiene una capa delgada de cobre por fuera. Esto lo hace ligero como el aluminio y con una buena conductividad como el cobre. En edificios grandes, a veces se usan barras conductoras en lugar de cables muy gruesos, ya que son más fáciles de manejar.
¿Cómo funcionan los conductores?
Los conductores tienen varias funciones importantes:
- Transportar electricidad: Llevan los electrónes de un punto a otro. Los electrones se mueven porque hay una diferencia de potencial (como una "presión" eléctrica) entre los extremos del conductor.
- Crear campos electromagnéticos: Cuando se enrollan en bobinas o electroimanes, pueden generar campos magnéticos.
- Cambiar la tensión: En los transformadores, los conductores se usan para aumentar o disminuir la tensión de la electricidad.
Conductores en corriente continua
En la corriente continua, la electricidad fluye en una sola dirección. Todos los conductores permiten que la electricidad se mueva cuando hay una diferencia de potencial eléctrico (medida en voltios) entre dos puntos del material. Este flujo de electricidad se llama corriente eléctrica y se mide en amperios.
En muchos materiales, la cantidad de corriente que fluye es proporcional al voltaje, siempre que la temperatura sea constante y el material no cambie de forma. La relación entre el voltaje y la corriente se llama resistencia eléctrica, que se mide en ohmios. La resistencia de un material específico a una temperatura dada se llama resistividad. Lo contrario de la resistencia es la conductividad.
Los metales son los conductores más comunes y se usan para la mayoría de los cables eléctricos y para contactos de alta calidad. Pero también hay muchos materiales no metálicos que son buenos conductores, como el grafito, las soluciones salinas y todos los plasmas.
Los materiales que no son conductores se llaman aislantes. Estos materiales tienen muy pocos electrones que puedan moverse libremente, por lo que ofrecen mucha resistencia al paso de la electricidad. Cuando la electricidad intenta pasar por un aislante, se genera calor. De hecho, todos los materiales tienen algo de resistencia y generan calor cuando la electricidad pasa por ellos. Por eso, al diseñar un conductor, hay que considerar cuánto calor se generará para evitar daños.
El movimiento de la electricidad también crea un campo electromagnético alrededor del conductor, que ejerce una fuerza que lo comprime. Un conductor puede soportar una gran cantidad de corriente si el calor generado se puede disipar y si puede resistir estas fuerzas. El problema del calor es especialmente importante en los circuito impresos, donde los conductores son muy pequeños y están muy juntos. Si el calor no se elimina, las pistas conductoras pueden derretirse.
Todos los conductores tienen algo de resistencia, y todos los aislantes dejan pasar una pequeña cantidad de corriente. No hay una línea perfecta que divida a los materiales en conductores y aislantes. Sin embargo, la diferencia entre ellos es tan grande que es muy útil clasificarlos así.
La conductividad térmica (capacidad de conducir calor) y la conductividad eléctrica (capacidad de conducir electricidad) suelen ir de la mano. Los metales, por ejemplo, son buenos conductores de ambos. Pero hay materiales que son buenos conductores eléctricos sin ser buenos conductores del calor.
Véase también
En inglés: Electrical conductor Facts for Kids
