La conductividad eléctrica

La conductividad eléctrica se define como la propiedad de un material para permitir el paso de corriente eléctrica a través de él. Es un concepto tan básico en la mayoría de los campos de estudio, como la ingeniería eléctrica e incluso la química, y es muy importante para la tecnología moderna, que mayormente depende tanto de la electricidad para su funcionamiento.

¿Qué es la Conductividad Eléctrica?

La conductividad eléctrica también se puede definir como la propiedad de un material que permite la transmisión de electrones a través de él bajo un campo eléctrico. Un material que conduce bien proporcionará un flujo efectivo de electrones, donde la resistencia ofrecida es la mínima posible a lo largo de la ruta de la corriente. Los materiales que son malos conductores, proporcionarían resistencia a través de la cual el flujo de electrones se vería frenado.

La unidad de medida en el Sistema Internacional de Unidades (SI) para la conductividad eléctrica es el siemens por metro (S/m). Un material que exhibe alta conductividad se caracteriza por un alto porcentaje de valor en siemens y será un buen conductor de electricidad, como el cobre.

Factores que afectan la Conductividad Eléctrica

La conductividad eléctrica de un material depende de varios factores:

Naturaleza del Material: Los materiales se clasifican en conductores, semiconductores y aislantes según su capacidad para transportar electricidad. Los metales como el cobre la plata y el aluminio, sirven como buenos conductores ya que una gran cantidad de electrones está libre en la estructura atómica del metal. Los aislantes son lo contrario de esto y poseen muy pocos electrones libres, por lo tanto poseen una baja conductividad; por ejemplo el vidrio y la cerámica.

Temperatura: La temperatura también afecta la conductividad eléctrica. La conductividad suele disminuir generalmente con un aumento de temperatura para los metales porque, a temperaturas más altas, los átomos se pueden dispersar los electrones vibrando. Para muchos semiconductores, la conductividad disminuye con un aumento la temperatura.

Impurezas: Muchas veces la presencia de impurezas en un material puede tener un comportamiento diferente y considerable en la conductividad. Los semiconductores pueden mejorarse en conductividad dopando el material con impurezas controlados intencionalmente para que se introduzcan más portadores de carga.

Estructuras Cristalinas: La estructura del material y la disposición de los átomos tienen un segundo efecto en la conductividad. En una estructura cristalina ideal, los electrones tienden a moverse libremente, pero los defectos de una estructura realmente pueden crear varios puntos de captura para los electrones de ese punto, lo que quiere decir que se reduce la conductividad.

Usos de la Conductividad Eléctrica

La conductividad eléctrica es una propiedad fundamental para el desarrollo y diseño de dispositivos electrónicos que utilizamos en nuestro día a día. Algunas de estas aplicaciones críticas son las siguientes:

Cables y Conexiones: Debido a la alta conductividad que produce el cobre como el aluminio, se puede aplicar en cables eléctricos donde se necesita una alta transferencia de corriente eléctrica.

Semiconductores: Estos materiales tienen una conductividad que puede ser controlada mediante el dopaje, y es por eso que son componentes clave para el diseño y fabricación de chips y circuitos integrados.

Sensores y Medidores: Una de las aplicaciones más escenciales de la conductividad eléctrica es en el desarrollo de sensores de iones los cuales sirven para detectar las concentraciones de iones en soluciones químicas, esta herramienta es muy importante para este tipo de detección en el área química como ambientales.

Sistemas de Enfriamiento: Los sistemas de enfriamiento eléctrico están presentes en varios tipos de tecnologías que se utilizan en la actualidad como aires acondicionados, refrigeración para PC y celulares gamer de ultima generación (Redmagic 8 - 9) y se presenta mediante fluidos de conductividad. previamente controlado para eliminar el calor de manera eficiente sin que se produzcan daños como cortocircuitos.

Medición de la Conductividad Eléctrica

La conductividad eléctrica se debe evaluar con un medidor de conductividad. Este instrumento transmite una corriente eléctrica a través de una muestra y cuantifica la cantidad de corriente que fluye en ella, de la cual se determina la conductividad de dicha muestra. Las mediciones de conductividad son muy importantes en el estudio del agua y la química ya que este método sirve para describir la pureza del agua y la concentración de las sustancias químicas disueltas.