RESISTIVIDAD.

RESISTIVIDAD

En cualquier material sólido los átomos están fuertemente unidos y atraídos unos a otros, de forma que ningún átomo es capaz de alejarse de su localización particular, o posición de equilibrio.

Sin embargo cada átomo es capaz de vibrar alrededor de su localización particular. Introduciendo el concepto de energía térmica, considerando la vibración molecular.

Un cuerpo solido se dice que tiene energía cero cuando sus moléculas no se encuentran en vibración, es decir se encuentran en reposo.

Si se le añade energía a este sólido, ocasiona que las moléculas empiecen a vibrar alrededor de su posición de equilibrio, con lo cual se puede decir que el sólido tiene cierta cantidad de energía.

Un metal es un conjunto de átomos en estado sólido, en cual estos átomos se encuentran en un cierto equilibrio, debido a la vibración inducida por la energía térmica.

La principal característica del metal es el hecho de que cada átomo libera un electrón llamado valencia que bajo ciertas condiciones impuestas se mueve libremente a través del material formando una conducción eléctrica

Cuando el material posee alguna energía térmica, los átomos tienden a vibrar, por lo cual los átomos que se encuentran en circulación tienden a colisionar.

El movimiento de estas cargas es al azar y en todas direcciones, generándose múltiples choques con los iones, pero no hay flujo de carga en ninguna dirección salvo que se aplique un campo eléctrico.

Este fenómeno impide el libre movimiento de los electrones y absorbe una gran parte de la energía, produciendo una resistencia al paso de la corriente eléctrica.

Como consecuencia la resistencia es función de la vibración de los átomos, y por tanto de la temperatura, esto ocurre en un material metálico.

Cuando la temperatura aumenta existe un aumento lineal en la resistencia de los metales ocasionando que los átomos vibren con mayor amplitud  provocando mayor cantidad de colisiones y absorbiendo más cantidad de energía, con lo cual aumenta la resistencia de los metales a medida que aumenta la temperatura. 

[pic 1]

Figura 1: Gráfica que representa la variación de la resistividad en función de la temperatura para el cobre.

Esto demuestra que un material con una resistencia más alta no es un buen conductor de electricidad.

La descripción de resistividad se puede obtener de la relación que existe entre el campo eléctrico aplicado a un material, E, y la densidad de corriente eléctrica que se origina en su interior, J.

En general esta dependencia suele ser compleja, pero para algunos materiales en especial los metales a cierta temperatura, la densidad es casi directamente proporcional al campo eléctrico, y es expresada mediante la ley de Ohm:

                                                              (1)[pic 2]

La constante de proporcionalidad presente en esta ecuación es la llamada conductividad eléctrica, que en materiales isótropos es un escalar.

Cuando lo que se está estudiando son materiales conductores, como es nuestro caso, en vez de hablar de conductividad se habla de resistividad eléctrica, que se expresa mediante:

                                                               (2)[pic 3]

Obedeciendo a la ley de Ohm  ρ es constante e independiente de la magnitud del campo eléctrico por lo tanto  es directamente proporcional a .[pic 4][pic 5]

Cuanto más grande sea la resistividad, mayor será el campo necesario para ocasionar una cierta densidad de corriente. Todos los materiales, en mayor o menor grado y dependiendo de su naturaleza, de sus características o del medio en el que vayan a trabajar, ofrecen una resistencia al paso de la corriente.

Se define la resistencia a la oposición que ofrece un material al paso de la corriente eléctrica por unidad de longitud y superficie (normalmente para su cálculo se utiliza varillas del material que se debe calcular con unas dimensiones específicas de 1m de longitud y 1cm2 de sección). Su unidad en el Sistema Internacional es Ω x m.

La resistividad es directamente proporcional a la resistencia del material y a su longitud e inversamente proporcional al área de su sección transversal, la relación entre ambos esta dad por:

                                                            (3)[pic 6]

Donde:

R: Resistencia (Ohmios)

: Resistividad (ohmios* metro)[pic 7]

L: Longitud (metros)

S: Sección (metros2)

La resistividad es la parte más importante de la resistencia, ya que es la que realmente nos identifica si un material es buen conductor o por el contrario es un aislante.

Haciendo L=1 y S=1 se tiene que R= .Luego la resistencia especifica de un material conductor es la resistencia de un hilo cilíndrico que tiene la unidad de longitud y la unidad de sección.[pic 8]

La resistividad del material es una propiedad exclusiva de cada material, independiente de la cantidad que se tenga de éste. Si se conoce la resistencia R, la longitud L y el área S de la sección transversal de un alambre o de una barra, se puede calcular la resistividad del metal de que esta hecho:

                                                                (4)[pic 9]

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