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• Fernando Reyes Calvo

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Conductor eléctrico Un conductor eléctrico es un material que ofrece poca resistencia al movimiento de la carga eléctrica. Sus átomos se caracterizan por tener pocos electrones en su capa de valencia, por lo que no se necesita mucha energía para que estos salten de un átomo a otro.

Descripción: Son materiales cuya resistencia al paso de la electricidad es muy baja. Los mejores conductores eléctricos son metales, como el cobre, el oro, el hierro, la plata y el aluminio, y sus aleaciones, aunque existen otros materiales no metálicos que también poseen la propiedad de conducir la electricidad, como el grafito o las disoluciones y soluciones salinas (por ejemplo, el agua del mar) o cualquier material en estado de plasma. Para el transporte de energía eléctrica, así como para cualquier instalación de uso doméstico o industrial, el conductor más utilizado es el cobre (en forma de cables de uno o varios hilos). Aunque la plata es el mejor conductor, pero debido a su precio elevado no se usa con tanta frecuencia. También se puede usar el aluminio, metal que, si bien tiene una conductividad eléctrica del orden del 60 % de la del cobre, es sin embargo un material tres veces más ligero, por lo que su empleo está más indicado en líneas aéreas que en la transmisión de energía eléctrica en las redes de alta tensión.1 A diferencia de lo que mucha gente cree, el oro es levemente peor conductor que el cobre; sin embargo, se utiliza en bornes de baterías y conectores eléctricos debido a su durabilidad y “resistencia” a la corrosión. La conductividad eléctrica del cobre puro fue adoptada por la Comisión Electrotécnica Internacional en 1913 como la referencia estándar para esta magnitud, estableciendo el International Annealed Copper Standard (Estándar Internacional del Cobre Recocido) o IACS. Según esta definición, la conductividad del cobre recocido medida a 20 °C es igual a 58.0 MS/m.2 A este valor es a lo que se llama 100 % IACS y la conductividad del resto de los materiales se expresa como un cierto porcentaje de IACS. La mayoría de los metales tienen valores de conductividad inferiores a 100 % IACS pero existen excepciones como la plata o los cobres especiales de muy alta conductividad designados C-103 y C-110.3.

Conductores compuestos: Un material conductor que reúne las ventajas del aluminio y del cobre, resultado de una variante del trefilado, está compuesto de aluminio en la mayor parte del volumen, pero con una delgada capa de cobre por afuera. En edificios grandes, conviene realizar la alimentación eléctrica con barras y no con cables demasiados gruesos y difíciles de manejar.

Funciones: Aplicaciones de los conductores: 

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Conducir la electricidad de un punto a otro (pasar electrones a través del conductor; los electrones fluyen debido a la diferencia de potencial). Crear campos electromagnéticos al constituir bobinas y electroimanes. Modificar la tensión al constituir transformadores.

Aislantes La noción de aislante eléctrico, como resulta evidente, se compone de dos palabras: aislante y eléctrico. Para saber qué es un aislante eléctrico, por lo tanto, primero necesitamos conocer a qué aluden estos dos términos. Un aislante es algo que logra aislar (hace que un elemento quede apartado de otros; o imposibilita el paso del calor, el sonido u otra cosa). Eléctrico, por su parte, es aquello vinculado a la electricidad: la propiedad física de la materia que se relaciona con el rechazo o la atracción entre sus componentes según la presencia de protones o de electrones. Por extensión, se llama electricidad al tipo de energía que se basa en esta propiedad. Un aislante eléctrico, de este modo, es un material que impide el paso de la electricidad. Esto es posible ya que el material en cuestión no conduce la electricidad (rechaza el flujo de la corriente). En un aislante eléctrico, las cargas

tienen dificultades para movilizarse; en los conductores eléctricos, en cambio, dichas cargas se desplazan con gran facilidad. Es importante establecer, entrando más de lleno en la materia, que los aislantes eléctricos se pueden clasificar en dos grandes grupos: -Los inorgánicos. -Los orgánicos. Estos a su vez se dividen en naturales y plásticos o sintéticos. Los últimos podemos determinar que se clasifican en cuatro grupos: termoplásticos, plásticos duros, plásticos de celulosa y elastómeros. Si se analiza el fenómeno con mayor precisión, hay que decir que los átomos se constituyen por un núcleo con carga positiva (protones y neutrones), en torno al cual giran cargas negativas (electrones). Estos electrones, en los conductores, pasan de un átomo a otro cuando, en los extremos del material conductor, se aplica tensión eléctrica, produciéndose la corriente eléctrica. Los aislantes eléctricos, a diferencia de los conductores, ejercen una gran resistencia a ese movimiento de los electrones. La cinta aisladora o cinta aislante es uno de los aislantes eléctricos más usados en la vida cotidiana. Se trata de una cinta adhesiva hecha con PVC que se utiliza para cubrir cables. Numerosos son los materiales que se pueden utilizar porque cuentan con un notable poder como aislante eléctrico. Este sería el caso, por ejemplo:       

El teflón el vidrio la madera la cerámica el cuarzo el hule la mica.

Esos se emplean en numerosas instalaciones eléctricas y construcciones para evitar que se pueda producir un daño o un serio problema en ese sentido. No obstante, también se recurre al empleo de otros como son:   

la fibra de vidrio el corcho el agua pura

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la fibra de carbono, el lino o el cáñamo el poliestireno extruido.

Semiconductor Un semiconductor es un material aislante que, cuando se le añaden ciertas sustancias o en un determinado contexto, se vuelve conductor. Esto quiere decir que, de acuerdo a determinados factores, el semiconductor actúa a modo de aislante o como conductor. Los semiconductores pueden ser intrínsecos o extrínsecos. Los semiconductores intrínsecos (que también se conocen como semiconductores extremadamente puros) son cristales que, a través de enlaces covalentes entre los átomos, desarrollan una estructura de tipo tetraédrico A temperatura de ambiente, estos cristales tienen electrones que absorben la energía que necesitan para pasar a la banda de conducción, quedando un hueco de electrón en la banda de valencia. Los semiconductores extrínsecos, por su parte, son semiconductores intrínsecos a los que les agregan impurezas para lograr su dopaje (así se conoce el resultado del proceso que se lleva a cabo para modificar las propiedades eléctricas de un semiconductor). Existen numerosos datos de gran interés acerca de los semiconductores como son los siguientes: -La primera vez que se considera que se comenzó a hablar y a hacer uso de los mismos fue en la década de los años 20. En los conocidos como radiorreceptores, también llamados “de galeno”, fue donde se emplearon los mismos y eran unos detectores diodos de reducidas dimensiones. -En la década de los años 40, más exactamente en 1947, fue cuando varios investigadores de los Laboratorios Bell llevaron a cabo el desarrollo del primer semiconductor de germanio. A este le dieron en llamar transistor y pasó a ser un

elemento fundamental dentro del mundo de la electrónica desde ese mismo momento. -Para poder conseguir aumentar de manera más o menos notable lo que es la conductividad de un elemento semiconductor lo que hay que hacer es aumentar su iluminación, elevar de manera clara su temperatura o bien realizar lo que se da en llamar dopaje. Este es un procedimiento que consiste básicamente en introducir impurezas en lo que es la estructura cristalina de aquellos. -Hay determinados semiconductores que, a pesar de ser reconocidos como tal, cuentan con una serie de características a medio camino entre conductores y aislantes que les lleva al final a tener dudas sobre si colocarlos en un lugar o en otro. Nos estamos refiriendo en concreto al citado germanio, al silicio y al selenio.

-Además de todos los mencionados, otros importantes semiconductores son el cadmio, el boro, el indio, el galio.

Todos los elementos químicos se califican como conductores, aislantes o semiconductores. Mientras que las conductores tienen baja resistencia a la circulación de la corriente eléctrica y los aislantes, alta, los semiconductores se ubican entre ambos ya que permiten el paso de la corriente sólo en ciertos casos. La temperatura, la presión, la radiación y los campos magnéticos pueden hacer que un semiconductor actúe como conductor o como aislante según el contexto. Entre los semiconductores más empleados en el ámbito de la industria, se encuentran el silicio, el azufre y el germanio. Estos elementos se utilizan para la producción de chips y transistores, entre otros productos.

Superconductores Superconductor es un adjetivo que se aplica a aquellos materiales que, al ser enfriados, dejan de ejercer resistencia al paso de la corriente eléctrica. De este modo, a una cierta temperatura, el material se convierte en un conductor eléctrico de tipo perfecto. La superconductividad, por lo tanto, es una propiedad de algunos materiales. Las sustancias que pueden actuar como superconductoras son aquellas que, en condiciones específicas, pueden conducir la corriente sin que se produzca pérdida energética ni se ejerza resistencia. El científico Heike Kamerlingh Onnes descubrió, en 1911, que los conductores metálicos pierden resistividad cuando disminuye la temperatura. Al descender por debajo de una temperatura calificada como crítica, la resistencia se anula por completo. De esta manera, la corriente eléctrica puede fluir de forma indefinida a través del superconductor incluso sin la acción de una fuente de alimentación. Es importante establecer que los materiales superconductores se pueden clasificar según varios criterios relevantes, como son los siguientes: -Si tenemos en cuenta su material, podemos decir que hay cuatro grandes grupos: las cerámicas, las aleaciones, los que poseen estructuras de carbono y los elementos puros. -Partiendo de lo que es su comportamiento físico, se puede determinar que hay dos clases de superconductores: los de tipo I, que tienen la particularidad de poder pasar del estado superconductor al normal de una forma muy rápida, y los de tipo II. Estos últimos son los que tienen, como se denomina por parte de los científicos, dos campos magnéticos críticos. -En función de lo que es su temperatura crítica, hay dos modalidades: los de alta temperatura, si la misma está por encima de los 77k, y los de baja temperatura, que se caracterizan por tenerla por debajo de los ya citados 77k. -Por último, otra clasificación existente es la que se base en la teoría que viene a explicarlos y que determina que pueden ser convencionales, cuyos orígenes están en los fonones, y no convencionales, cuando el citado origen que tienen es otro distinto a los citados.

El aluminio y el estaño son dos ejemplos de materiales superconductores. Es habitual que los materiales se enfríen con helio líquido para que puedan alcanzar la mencionada temperatura crítica. Cuando el material se transforma en superconductor, puede emplearse para el desarrollo de circuitos y electroimanes.

Actualmente, entre las aplicaciones más útiles e interesantes que se les da a los mencionados materiales superconductores destacan las siguientes: -Dentro del ámbito médico se han empleado para poder solucionar aneurismas sin necesidad de emplear cirugía, para extraer tumores e incluso para poder corregir arterias que habían sufrido algún daño. -En el campo científico, se han usado y se siguen usando para acometer estudios del crecimiento de plantas.