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principios básicos de electromagnetismo

1. Curso:
Código:
Tema:
Semana:
Catedrático (a):
Electromagnetismo
FG406
2
Principios generales de la electricidad
Mgtr. Ing. Civil Moisés Eduardo Tucux Cuá

2. Objetivo de la clase
Conocer los principios y conceptos
generales de la electricidad así como la
conductividad

3. ¿Qué es la
conductividad?

4. Condutividad
La conductividad eléctrica es la capacidad de la materia
para permitir el flujo de la corriente eléctrica a través de
sus partículas. Dicha capacidad depende directamente
de la estructura atómica y molecular del material, así
como de otros factores físicos como la temperatura a la
que se encuentre o el estado en el que esté (líquido,
sólido, gaseoso).

5. La conductividad eléctrica es lo contrario a la resistividad, es decir, la
resistencia al paso de la electricidad de los materiales. Hay entonces
materiales buenos y materiales malos conductores eléctricos, en la
medida en que sean más o menos resistentes.
El símbolo para representar la conductividad es la letra griega sigma
(σ) y su unidad de medición es el siemens por metro (S/m) o ??????-1⋅ m-
1. Para su cálculo se suelen tomar en cuenta también las nociones
de campo eléctrico (E) y densidad de corriente de conducción (J), de
la siguiente manera:
J = σE, de donde: σ = J/E

6. La conductividad varía dependiendo del estado en que se encuentre la
materia. En los medios líquidos, por ejemplo, dependerá de la
presencia de sales disueltas en ellos que generan iones cargados
positiva o negativamente, y son los electrolitos responsables de
conducir la corriente eléctrica cuando se somete el líquido a un campo
eléctrico.
En cambio, los sólidos presentan una estructura atómica mucho más
cerrada y con menor movimiento, así que la conductividad dependerá
de la nube de electrones compartidos por las bandas de valencia y la
banda de conducción, que varía según la naturaleza atómica de la
materia: los metales son buenos conductores eléctricos y los no
metales, en cambio, buenos resistentes (o aislantes, como el plástico).

7. El flujo de electrones necesita un material, como el cobre o el aluminio, que
permita por su medio un fácil desplazamiento de los electrones. Este
material, el cual va a soportar el flujo de electrones, es llamado conductor.
Si la característica evidente de todo buen conductor de electricidad es el ser
metal, es lógico pensar que los metales tienen una característica común
que les hace ser buenos conductores. Todos los metalesestán constituidos
por paquetes compactos de átomos de metal con pequeñísimos electrones
libres flotando en los espacios entre los átomos, libres para viajar a lo largo
de todo el metal. Estos electrones libres
siempre están presentes en el metal sin importar su temperatura.
Conductores eléctricos

8. La presencia de esos electrones libres hace a todos los metales
buenos conductores. No todos los metales conducirán la electricidad
con la misma facilidad. El mejor conductor de electricidad es la plata,
seguida muy de cerca por el cobre, oro y aluminio. El cobre es el
más utilizado en la mayoría de los conductores eléctricos, por sus
características eléctricas y mecánicas.
Conductores eléctricos

9. Aisladores
Un aislador es un material que no conduce electricidad bajo
condiciones normales. Muchos compuestos no metálicos son
aisladores. La principal característica de los aisladores es que
tienen muy pocos o carecen de electrones libres bajo condiciones
normales. Sin electrones libres no puede haber flujo de electrones.
Todos los electrones de un aislador están unidos a sus átomos
mediante fuerzas de gran magnitud.
Los aisladores tienen pocos o ningún electrón libre. La ausencia
de electrones libres impide que se genere una corriente de
electrones en un material aislante.

10. Son materiales aisladores: mica, porcelana, cerámica, vidrio,
plástico, hule, papel seco, baquelita, seda.
No todos los aisladores son iguales en sus cualidades aisladores.
Los mejores aisladores no tienen electrones libres. Los aisladores
no tan perfectos contienen pocos electrones libres, con los que es
posible generar una corriente eléctrica muy pequeña.
Materiales Aisladores

11. La porcelana es uno de los mejores aisladores usados actualmente;
se usa sin excepción para aislar las líneas de transmisión de alto
voltaje y no pierde sus cualidades aislantes a pesar de los altos
voltajes usados en tales líneas (100 a 400 kV): como consecuencia,
la corriente sigue fluyendo a través de los cables.
Ya que los plásticos son suaves y flexibles frecuentemente, además
de excelentes aisladores, se usan como
aislamientos o cubiertas de los conductores eléctricos. A mayor
espesor, más efectivo es el aislamiento.
Materiales Aisladores

12. Semiconductores
El término semiconductores puede mal interpretarse con facilidad.
No son conductores a medias como
el nombre lo sugiere.
Un semiconductor puede tener las características de un conductor
o de un aislador, dependiendo de su temperatura y la FEM
aplicada. El silicio puro, un material gris de apariencia metálica, es
un semiconductor. A la temperatura normal no tiene electrones
libres. Todos sus electrones están unidos a sus respectivos
átomos.

13. Tipos de conductores
Los conductores eléctricos se encuentran de diferentes formas:
*Alambres
*Cables
*Cordones
*Conductores con cubierta protectoras

14. Alambres
Los alambres son conductores constituidos por un solo hilo
metálico y pueden ser desnudos o aislados.
Los alambres aislados son recubiertos por una o más capas de
plástico o goma aislante y son usados en las instalaciones
eléctricas.

15. Cables
Los cables son conductores constituidos por un conjunto de
alambres retorcidos no aislados entre sí y pueden ser desnudos
o revestidos por una o varias capas de material aislante. Los
aislantes son de plástico, goma o tela. Además, son más
flexibles que los alambres. Para obtener una sección circular los
cables tienen normalmente el número de conductores que se
mencionan a continuación:
7 conductores
19 conductores
37 conductores
61 conductores
91 conductores
127 conductores

16. Cordones
La constitución de los cordones es similar a la de los cables, con
la diferencia es que los alambres de los cordones son más finos,
lo que da una mayor flexibilidad al conjunto; en otras palabras,
los cordones son conductores eléctricos flexibles.
Generalmente los cordones están formados por 2, 3 ó 4
conductores flexibles aislados entre sí y se presentan en forma
trenzada o paralelos.

17. Conductores con cubierta
protectora
Son conductores (alambres o cables) que además de su aislante
tienen otra capa protectora contra humedad, ácidos, temperaturas
elevadas y contra el ataque de roedores. Las cubiertas protectoras
pueden ser de plástico especial, plomo, o de goma. Estos
conductores pueden estar formados por 1, 2, 3, 4, 5 conductores
aislados entre sí y su forma puede ser redonda o achatada.

18. MUCHAS GRACIAS
POR SU ATENCIÓN

19. Preguntas para estudio
Semana y
número de
pregunta
Pregunta
1.1 ¿Cuál es la diferencia entre un material conductor, semiconductor y aislante?
1.2 ¿Cuál es la diferencia entre alambre y cable?
1.3 ¿Cuáles son los mejores materiales conductores que existen?
1.4 ¿Cuál es la diferencia entre conductividad y conductores?
1.5 ¿Cuál es el concepto contrario a conductividad?