Conductividad eléctrica de metales

La conductividad eléctrica en metales es el resultado del movimiento de partículas cargadas eléctricamente. Los átomos de los elementos metálicos se caracterizan por la presencia de electrones de valencia, que son electrones en la capa externa de un átomo que son libres de moverse. Son estos "electrones libres" los que permiten que los metales conduzcan una corriente eléctrica.

Debido a que los electrones de valencia son libres de moverse, pueden viajar a través de la red que forma la estructura física de un metal. Bajo un campo eléctrico, los electrones libres se mueven a través del metal como si fueran bolas de billar golpeándose entre sí, pasando una carga eléctrica a medida que se mueven.

La transferencia de energía es más fuerte cuando hay poca resistencia. En una mesa de billar, esto ocurre cuando una bola golpea contra otra bola y pasa la mayor parte de su energía a la siguiente bola. Si una sola bola golpea varias otras bolas, cada una de ellas llevará solo una fracción de la energía.

Del mismo modo, los conductores de electricidad más efectivos son los metales que tienen un solo electrón de valencia que se mueve libremente y provoca una fuerte reacción repelente en otros electrones. Este es el caso de los metales más conductores, como la plata, oroy cobre. Cada uno tiene un solo electrón de valencia que se mueve con poca resistencia y provoca una fuerte reacción repelente.

Metales semiconductores (o metaloides) tienen un mayor número de electrones de valencia (generalmente cuatro o más). Entonces, aunque pueden conducir electricidad, son ineficientes en la tarea. Sin embargo, cuando se calienta o se dopa con otros elementos, los semiconductores como silicio y el germanio puede convertirse en conductores de electricidad extremadamente eficientes.

La conducción en metales debe seguir la Ley de Ohm, que establece que la corriente es directamente proporcional al campo eléctrico aplicado al metal. La ley, que lleva el nombre del físico alemán Georg Ohm, apareció en 1827 en un artículo publicado que establece cómo se miden la corriente y el voltaje a través de circuitos eléctricos. La variable clave en la aplicación de la Ley de Ohm es la resistividad de un metal.

La resistividad es lo opuesto a la conductividad eléctrica, evaluando qué tan fuertemente un metal se opone al flujo de corriente eléctrica. Esto se mide comúnmente en las caras opuestas de un cubo de material de un metro y se describe como un ohmímetro (Ω⋅m). La resistividad a menudo está representada por la letra griega rho (ρ).

La conductividad eléctrica, por otro lado, se mide comúnmente por siemens por metro (S⋅m⁻¹) y representado por la letra griega sigma (σ). Un siemens es igual al recíproco de un ohm.

* Nota: La resistividad de los semiconductores (metaloides) depende en gran medida de la presencia de impurezas en el material.