Qué es la resistividad: definición y fórmula

Cuando se aplica una diferencia de potencial a un material, los electrones que contiene comienzan a moverse del electrodo negativo al positivo, produciendo corriente en el material. Sin embargo, durante este movimiento, los electrones sufren varias colisiones con otros electrones en su camino. Estas colisiones provocan una oposición al flujo de electrones. Este fenómeno se conoce como resistencia del material. La propiedad de resistencia de los materiales es útil en los circuitos eléctricos. Hay muchos factores que influyen en el valor de la resistencia de un material. El valor de la resistencia específica del material nos da una idea de la capacidad resistiva de un determinado material.

¿Qué es la resistividad?

Los materiales se dividen en conductores, semiconductores y aislantes según sus propiedades de conducción. La resistividad eléctrica de un material se define como la resistencia del material por unidad de longitud y por unidad de superficie transversal a una temperatura determinada.

Cuando se aplica una diferencia de potencial a una sustancia, la propiedad de resistencia de la sustancia se opone al flujo de corriente a través de ella. Esta propiedad de la sustancia varía con la temperatura y también depende del tipo de material del que esté hecha la sustancia.

Fórmula de la resistividad

La fórmula de la resistividad se deriva de las leyes de la resistencia. Existen cuatro leyes para la resistencia de una sustancia.

Primera ley

Afirma que el resistencia la resistencia de una sustancia R es directamente proporcional a su longitud L. Es decir, R ∝ L. Por tanto, cuando la longitud de la sustancia se duplica, su resistencia también se duplica.

Segunda Ley

Según esta ley, el resistencia R de una sustancia es indirectamente proporcional a su área de sección transversal A. Es decir, R ∝ 1/A. Así, al duplicar el área de la sección transversal de una sustancia, su valor de resistencia se reduce a la mitad.

Tercera ley

Esta ley establece que el resistencia de un material depende de la temperatura.

Cuarta ley

Según esta ley, el resistencia el valor de dos alambres de materiales diferentes es diferente aunque la longitud y el área de la sección transversal sean iguales.

A partir de todas estas leyes, el valor de la resistencia de un conductor de longitud L y área de sección transversal A puede derivarse como sigue

R ∝ L/A

R = ρL/A

Aquí, ρ es el coeficiente de resistencia conocido como resistividad específica.

Así, la resistividad eléctrica del material viene dada por

ρ = RA/L

La unidad de medida del SI es el Ohmímetro. Se indica con el símbolo "ρ".

Clasificación de la resistividad para conductores, semiconductores y aislantes

Este material depende en gran medida de la temperatura. En los conductores, a medida que aumenta la temperatura, también aumenta la velocidad de los electrones que se desplazan por el material. Esto provoca muchas colisiones. Esto provoca una disminución del tiempo medio de colisión de los electrones. Esta sustancia es inversamente proporcional al tiempo medio de colisión de los electrones. Por lo tanto, al disminuir el tiempo medio de colisión, aumenta el valor de la resistividad del conductor.

En las sustancias semiconductoras, al aumentar la temperatura se rompen más enlaces covalentes. Esto aumenta el número de portadores de carga libres en la sustancia. A medida que aumenta el número de portadores de carga, aumenta la conductividad de la sustancia, disminuyendo así la resistividad del material semiconductor. Por tanto, al aumentar la temperatura, aumenta el semiconductor.

es el recíproco de la conductividad. Los conductores tienen valores de conductividad elevados y valores de resistividad más bajos. Los aislantes tienen altos valores de resistividad y bajos valores de conductividad. Los valores de resistividad y conductividad de los semiconductores se encuentran en el medio.

El valor de un buen conductor, como el cobre dibujado a mano, es de 20⁰ C es 1,77 ×10^-8 ohmímetro y, por otro lado, éste para un buen aislante oscila entre 10¹² a 10²⁰ ohmios-metros.

Coeficiente de temperatura

El coeficiente de temperatura de la resistencia se define como el cambio en el aumento de la resistencia de una resistencia de 1Ω de un material cada 1⁰ C de la temperatura. Se indica con el símbolo "α".

La variación de la resistividad del material con la temperatura viene dada por

dρ/dt = ρ. α

Aquí, dρ es el cambio en el valor de la resistividad. Sus unidades son ohm-m² /m. ρ' es el valor de la resistividad de la sustancia. dt' es el cambio del valor de la temperatura. α' es el coeficiente de resistencia a la temperatura.

El nuevo valor de resistividad del material cuando sufre un cambio de temperatura puede calcularse mediante la ecuación anterior. En primer lugar, se calcula la magnitud del cambio de valor mediante el coeficiente de temperatura. Entonces el valor se suma al valor anterior para calcular el nuevo valor.

Esto es muy útil para calcular los valores de resistencia del material a distintas temperaturas. Tanto la resistencia como la resistividad son términos relacionados con la oposición que experimenta una corriente que fluye, pero es una propiedad intrínseca de los materiales. Todos los hilos de cobre, independientemente de su longitud y área de la sección transversal, tienen el mismo valor de resistividad, mientras que su valor de resistencia cambia al variar su longitud y área de la sección transversal.

Cada material tiene su propio valor. Los valores generales de resistividad para los distintos tipos de materiales pueden ser los siguientes - Para los superconductores la resistividad es 0, para los metales la resistividad es 10^-8para los semiconductores y los electrolitos el valor de la resistividad es variable, mientras que para los aislantes el valor de la resistividad está entre 10 y 10¹⁶para los superinsuladores, el valor de la resistividad es '∞'.

A 20⁰ C el valor de la resistividad de la plata es de 1,59×10^-8para el cobre 1,68×10-8. Todos los valores de resistividad de los distintos materiales se encuentran en un archivo tabla. La madera se considera un gran aislante, pero esto varía en función de la cantidad de humedad presente en ella. En muchos casos, es difícil calcular la resistencia de un material mediante la fórmula de la resistividad debido a la naturaleza no homogénea de los materiales. En estos casos, se utiliza la ecuación diferencial parcial formada por la ecuación de continuidad para J y la ecuación de Poisson para E. ¿Tienen los mismos valores dos alambres con longitudes y áreas transversales diferentes?