Toda la materia está constituida de cargas eléctricas, por lo cual los cuerpos tienen una capacidad de transmitir la corriente eléctrica. Según sea el comportamiento eléctrico de la materia o la capacidad de transmisión de la corriente eléctrica de los cuerpos, los podemos clasificar en dos grandes grupos: los aislantes y los conductores. Los primeros, también conocidos como materiales dieléctricos, son materiales que, a pesar de contener carga eléctrica, la misma no puede desplazarse libremente a través de ellos o lo hace con mucha dificultad. En cambio, los conductores son materiales en los cuales la carga eléctrica se mueve con bastante libertad, es decir, permiten el paso de la electricidad a través de ellos, puesto que el movimiento de los electrones de un átomo a otro dentro de estos materiales es bastante fluido.
Diferencias y ejemplos entre aislantes y conductores
En el caso de los aislantes los electrones no pueden moverse libremente, y, por lo tanto, no permiten el paso de corriente eléctrica a través de ellos. Se caracterizan por poseer una muy buena resistividad eléctrica (baja conductividad eléctrica). Entre estos se encuentran por ejemplo: papel, plástico, vidrio, madera, cerámica, mica, goma, caucho, entre otros. Cuando estos materiales se cargan por frotamiento (conducción), sólo el área que está siendo frotada quedará cargada (la carga no podrá moverse a otras regiones del mismo).
Los materiales aislantes son utilizados para cubrir a los conductores de electricidad, protegiendo así a las personas del contacto con la corriente eléctrica, y previniendo el contacto entre diferentes corrientes eléctricas, evitando los cortocircuitos. Este tipo de materiales es ampliamente utilizado en las placas de circuitos y sistemas de alta tensión, así como en el recubrimiento de los cables y alambres eléctricos.
Los conductores se caracterizan por poseer electrones libres en su superficie, por esta razón la corriente circula a través de ellos y son capaces de conducir la electricidad. Además, poseen una buena conductividad eléctrica (tienen baja resistividad). Comprende por ejemplo: oro, cobre, aluminio, plata, entre otros, son buenos conductores eléctricos. En general, los metales, las soluciones salinas y los ácidos son buenos conductores de electricidad. En estos materiales, si cargamos una pequeña región, la carga se moverá rápidamente a través de ellos quedando toda la superficie del mismo cargada.
Los materiales conductores son utilizados en los circuitos eléctricos para conducir la electricidad de un punto a otro. En estos materiales para que se produzca el movimiento de cargas (electrones) es necesario que estén conectados a una fuente de alimentación o de voltaje.
Las principales aplicaciones de los conductores eléctricos son el transporte de la electricidad (cables de la red eléctrica domiciliaria y de alta tensión, aparatos eléctricos, acumuladores, iluminación); transporte de señales (transmisores, receptores, computadores) y la fabricación de compontes electrónicos (resistencias, capacitores, transistores, circuitos integrados, placas de circuitos, sensores, entre otros).
Propiedades y ejemplos de los superconductores
A temperaturas cercanas al cero absoluto, ciertos materiales se convierten en superconductores, con una conductividad casi infinita, es decir, conducen la corriente eléctrica con resistencia y pérdida de energía casi cero, bajo ciertas condiciones específicas, normalmente a bajas temperaturas. La razón por la cual ciertos materiales se convierten en superconductores a bajas temperaturas está relacionada con la naturaleza cuántica de la materia.
Los superconductores son actualmente empleados para crear campos magnéticos muy intensos utilizados en aceleradores magnéticos, escáner de uso médico, frenos magnéticos y reactores nucleares, separación magnética, entre otros.
Dentro de los materiales superconductores encontramos: los nanotubos de carbono, vanadio, niobio, tecnecio, aluminio, estaño, así como las aleaciones de niobio-titanio, uranio-rodio-germanio, y oro-indio.
Espectro de los semiconductores
Existe una tercera clase de materiales cuyas propiedades se encuentran entre las propiedades de los materiales aislantes y las de los conductores, estos materiales reciben el nombre de semiconductores. Los semiconductores pueden presentar propiedades o características de los materiales conductores o de los materiales aislantes dependiendo de ciertos factores como la presión, temperatura, campo magnético, campo eléctrico o radiación del medio en el cual se encuentren. La característica principal de los materiales semiconductores es que sólo dejan pasar la corriente eléctrica en un solo sentido e impiden su paso en sentido contrario.
Los semiconductores más utilizados en diversos dispositivos eléctricos son el germanio y el silicio, donde éste último es ampliamente empleado en la fabricación de diodos, transistores, circuitos integrados y microprocesadores.
Autora
Escrito por Lismarihen Larreal para la Edición #104 de Enciclopedia Asigna, en 10/2021. Lismarihen es Ingeniera Mecánica, con maestría en Física Aplicada y doctorado en Ingeniería Ambiental, asímismo se desempeña como Docente e Investigadora en el Depto. de Física de la Facultad de Ingeniería de la Universidad del Zulia.