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Materiales conductores y aislantes

Para saber más sobre el átomo y sus partículas, haz click aquí

La materia está constituida por moléculas y éstas a su vez por átomos.

El átomo, esta formado por un núcleo y una corteza. En el núcleo se encuentran los protones y neutrones, mientras que en la corteza se encuentran los electrones, girando alrededor del núcleo en distintas órbitas.

Partículas del átomo

Los protones poseen carga eléctrica positiva y masa. Los neutrones no poseen carga, su función es la de mantener unidos a los protones entre si, y también poseen masa. Los electrones tienen carga eléctrica negativa, del mismo valor que la del protón, su masa es muy inferior a la del protón o neutrón, por lo que la consideraremos despreciable.

Un átomo se considera eléctricamente neutro cuando tiene el mismo número de protones que de electrones.

La masa del átomo, es la suma de las masas de protones y neutrones.

Materiales conductores

Las propiedades del átomo dependen de como están distribuidos sus electrones en la corteza. Aquellos que tienen pocos electrones en su última capa y está incompleta, los pueden perder con facilidad, quedando cargados positivamente (+). Estos átomos reciben el nombre de metales. 

Átomo de Mg2+

 

Cuando agrupamos varios metales estos pueden ceder con mucha facilidad sus electrones produciendo lo que se denomina corriente eléctrica

gif corriente eléctrica

Materiales aislantes

Al contrario de lo que le sucede a los materiales conductores, un material aislante es incapaz de ceder sus electrones, evitando que la corriente eléctrica se desplace a través de ellos.

Esa es la principal razón, por la que no recibimos una descarga eléctrica al tocar un cable. El plástico que lo envuelve es un material aislante y aunque en su interior este circulando corriente eléctrica, los electrones no pueden salir.

Materiales semiconductores

En electrónica diremos que un material es semiconductor de la electricidad cuando lo hace bajo determinadas condiciones.

El Silicio y el Germanio son dos materiales semiconductores. Tienen la propiedad de que son materiales aislantes, pero si les aplicamos un determinado voltaje, o aumentamos su temperatura se convierten en conductores de la electricidad.

Para que te hagas una idea se comportan como pequeños interruptores

Imagen de Amol Sharma en Pixabay 

Actividad 1

Elabora una lista de materiales aislantes y materiales conductores de la electricidad que puedas encontrar en tu entorno mas cercano. Enumera cinco materiales que sean conductores y cinco que sean aislantes

Jugando con la electricidad estática.

Atraer papeles con un bolígrafo

Este fenómeno se llama electricidad estática y consiste en la acumulación de cargas eléctricas en reposo.

¿Es peligrosa?

En el experimento la acumulación de electricidad en el bolígrafo es inofensiva, pero en la vida real, la electricidad estática puede ser peligrosa.

El "latigazo" de la electricidad estática en la vida diaria.

electricidad estática

Al caminar sobre un suelo sintético o al frotar ropa de fibras plásticas, tu cuerpo acumula carga eléctrica por el llamado efecto triboeléctrico (separación de cargas por rozamiento).

Tu cuerpo se comporta como un condensador.

Acumula carga hasta alcanzar una diferencia de potencial muy elevada (puede llegar a 5.000–10.000 V o incluso más).

Sin embargo, la carga almacenada es muy pequeña (del orden de nanoculombios a microculombios).

Cuando tocas un objeto metálico conectado a tierra (un pomo o la carcasa metálica de un PC.), la carga eléctrica que tu cuerpo tenía almacenada se descarga bruscamente.

Esa descarga rápida genera la chispa, a veces visible, y da la sensación de “latigazo”.

👉La tensión es muy alta, pero la corriente dura nanosegundos y tiene un valor total muy bajo, por lo que en condiciones normales no representa un peligro vital, aunque sorprende y molesta.

La electricidad estática en la industria:

electrostatica industria

La misma electricidad estática que en la vida cotidiana solo incomoda, en un entorno con equipos eléctricos o atmósferas inflamables puede ser peligrosa:

  • Daños electrónicos: los microprocesadores, tarjetas electrónicas y sistemas de protección son muy sensibles. Una descarga electrostática (ESD) de apenas 100 V ya puede destruir un chip, aunque una persona común no percibe nada por debajo de ~2.000 V.
  • Arcos eléctricos no deseados: la alta tensión de la estática puede saltar como un arco entre un operario y un componente, generando fallos o cortocircuitos.
  • Riesgo en atmósferas explosivas (ATEX): en presencia de vapores de disolventes, polvo de harina, gases combustibles, etc., una chispa estática puede actuar igual que un mechero, iniciando una explosión o incendio.

Medidas de prevención

  • Uso de suelos y materiales conductivos o antiestáticos.
  • Puesta a tierra de equipos y personas (pulseras o calzado con descarga controlada).
  • Mantener humedad ambiental adecuada: el aire seco favorece la acumulación de estática.
  • Protección electrónica con dispositivos ESD (descargadores, supresores de sobretensión).ZONAEPA

👉En resumen: el chispazo que sentimos al tocar un objeto metálico es real, se debe a voltajes muy altos pero cargas diminutas, por lo que en la vida cotidiana es solo molesto. Donde cambia la situación es en ambientes industriales o explosivos, donde esa misma chispa puede dañar equipos delicados o encender un gas, polvo o vapor inflamable.

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