El documento describe la historia de los materiales conductores. Los primeros pasos se dieron en el 600 a.C. cuando Tales de Mileto observó que el ámbar atraía objetos ligeros al ser frotado. Más tarde, en los siglos XVI-XVIII, científicos como Gilbert, Du Fay, Franklin y Volta realizaron experimentos que condujeron al descubrimiento de que ciertos materiales como los metales permiten el paso de la electricidad. Finalmente, en el siglo XIX inventores como Edison y Morse comenzaron a utilizar cables conductores de

1. MATERIALES CONDUCTORES

2. HISTORIA DE LOS MATERIALES CONDUCTORES
La naturaleza eléctrica de la materia fue descubierta por el filósofo griego TALES DE MILETO, en
torno al año 600 a.c., al observar que frotando el ámbar con una piel, éste atraía cuerpos ligeros. Se
daban así los primeros pasos del inicio de la electricidad. Pero, hubo que esperar hasta el siglo
XVI para que WILLIAN GILBERT, un médico inglés, detectara que existían otros materiales, a los que
llamó “eléctricos”, que mostraban el mismo comportamiento que el ámbar. Este doctor inventó el
versorio, un instrumento para determinar si un cuerpo era o no eléctrico.
En el siglo XVIII, el francés CHARLES DU FAY, descubrió que existían dos tipos de comportamiento
en función de los materiales que se frotaran: los que reaccionaban como el ámbar y los que se
comportaban como el vidrio al frotarlo con seda. Así, observó que dos pedazos de ámbar
electrizados se repelían; y que lo mismo ocurría entre dos de vidrio electrizado. Pero, que, por el
contrario, al acercar uno de cada tipo, se atraían.

3. También en ese mismo siglo, BENJAMIN FRANKLIN investigó los fenómenos eléctricos,
llegando a la conclusión de que la electricidad era una especie de fluido que podía pasar
de unos cuerpos a otros por frotamiento, de modo que cuando pasaba a un cuerpo, éste
adquiría electricidad positiva, y el cuerpo que perdía el fluido adquiría electricidad negativa.
Fue ALESSANDRO VOLTO quien en 1780, gracias al invento de la pila eléctrica, descubrió
que se necesitaban metales conductores como el cobre o el hierro cuando se generaba
electricidad, para que al entrar en contacto con un cuerpo cargado de electricidad, la
transmitieran a todos los puntos de su superficie. Inicialmente, se emplearon placas de
cobre gruesas, que fueron reduciéndose de tamaño hasta convertirse en el cable eléctrico
de hoy en día, del cual no existe patente registrada.
A mediados del siglo XIX, impulsados por la creación de la pila eléctrica, fueron muchos los
que se interesaron por avanzar más en las aplicaciones tecnológicas de la electricidad,
inventando aparatos que requerían energía eléctrica para funcionar, como los de THOMAS
ALVA EDISON (bombilla, entre otros muchos) y SAMUEL MORSE (telégrafo). Y ese interés
condujo a la llegada de la electricidad en las calles y hogares, sustituyendo las velas y las
lámparas de aceite.

4. Stephen Gray
Fue un físico y científico natural ingles, conocido principalmente
por sus aportaciones en el campo de la conductividad eléctrica.
Gray se dedicó inicialmente a la astronomía (aproximadamente a
partir de 1690), área del saber en la que hizo algunas
contribuciones a la medición de eclipses de sol y luna,
dedicándose además a la observación astronómica de
las manchas solares y al estudio de los satélites de Júpiter.
Desde 1702 reorientó su trabajo como investigador hacia
la electricidad y más adelante, más precisamente hacia el tema de
la conductividad eléctrica. Su aporte más notable (publicado en
1729) es el hallazgo de que la electricidad puede ser conducida a
través de un cuerpo conductor. Este descubrimiento suele
describirse como "uno de los más importantes del siglo XVIII en el
área de la electricidad", habría sido un producto relativamente
casual, mientras experimentaba con las propiedades de atracción
en la electricidad estática, que originalmente estudiaba.
Más adelante estableció una primera clasificación de los cuerpos
respecto de su conductividad eléctrica, listando los
materiales conductores y los no conductores o aislantes, trabajo
que realizó en conjunto con los investigadores G. Wheler y J.
Godfrey.

5. Sus investigaciones en el campo de la electricidad lo hicieron merecedor de los dos
primeros otorgamientos de la medalla Copley por la Royal Society en dos años sucesivos
(en 1731y en 1732).
En sus experimentos también descubrió que para que la electricidad pudiera circular por el
conductor, este tenía que estar aislado de tierra
A pesar de sus grandes contribuciones, se conocen muy pocos datos biográficos exactos
sobre Gray. Una posible explicación para esta enigmática situación la ha aportado Robert
A. Chipman, quien sugiere que Stephen Gray había sido amigo de una persona que a su
vez no era del agrado de Newton. Por este motivo, Gray habría caído en desgracia con
Newton en circunstancias de que este último había tomado posesión del cargo de
presidente de la Royal Society y habría sido marginado del mundo científico. Su reintegro y
rehabilitación, según este autor, solo habría sido posible tras la muerte de Newton.
Los trabajos de Gray sirvieron de base para que Charles François de Cisternay du Fay
distinguiera en 1733 dos formas o tipos de electricidad (hoy se dice dos formas distintas
de carga eléctrica) en concordancia con sus observaciones de electrización por
frotamiento: la electricidad vítrea que se produce al frotar vidrio y la electricidad resinosa,
producida al frotar objetos de ese material. Dufay observó que dos cuerpos que estaban
cargados con el mismo tipo de electricidad se repelen, mientras dos cuerpos que estaban
electrizados con tipos distintos se atraían entre sí.

6.  Un material conductor es el que ofrece poca resistencia al movimiento de
cargas eléctricas. Los materiales que son los conductores eléctricos
permiten el paso de la energía ya sea a través de metales, líquidos o
gases.
 Los materiales conductores se caracterizan por poseer pocos electrones,
de esta manera se necesita poca energía para que se transmita entre los
átomos que componen el elemento.
 Todos los metales son conductores, unos mejores que otros.
 Los mejores conductores eléctricos son los metales y sus aleaciones.
Existen otros materiales, no metálicos, que también poseen la propiedad
de conducir la electricidad, como son el grafito, las soluciones salinas
(por ejemplo, el agua de mar) y cualquier material en estado de plasma.
MATERIALES CONDUCTORES

7. Los conductores pueden presentarse de diversas formas, una de estas es el material en
condiciones físicas específicas, como barras de metal (cabillas) que no hayan sido elaboradas
para formar parte de circuitos eléctricos. A pesar de no formar parte de un montaje eléctrico,
estos materiales siempre mantienen sus propiedades de conducción. También existen los
conductores eléctricos unipolares o multipolares, los cuales son empleados formalmente como
elementos conectores de circuitos eléctricos en ámbitos residenciales e industriales. Este tipo de
conductor puede estar conformado en su interior por hilos de cobre u otro tipo de material
metálico, recubierto de una superficie aislante.
Además, dependiendo de la configuración del circuito, pueden diferenciarse los conductores
para aplicaciones residenciales (delgados) o cables para tomas subterráneas en sistemas de
distribución eléctrica (gruesos).
Existen diferentes categorías de conductores eléctricos y, a su vez, en cada categoría están los
materiales o medios de mayor conductividad eléctrica.
No obstante, existe otro tipo de materiales o soluciones que tienen buenas propiedades de
conducción eléctricas, como el grafito o las soluciones salinas.
Dependiendo de la forma en la cual se lleva a cabo la conducción eléctrica, es factible
diferenciar tres tipos de materiales o medios conductores, los cuales se detallan a continuación:

8. Conductores metálicos:
Este grupo está conformado por los metales sólidos y sus respectivas aleaciones. Los
conductores metálicos deben su alta conductividad a las nubes de electrones libres que
favorecen la circulación de corriente eléctrica a través de estos.
Los metales ceden los electrones ubicados en la última órbita de sus átomos sin invertir
mayores cantidades de energía, lo cual hace propicio el salto de electrones de un átomo a
otro.
Por su parte, las aleaciones se caracterizan por tener una alta resistividad; es decir, presentan
una resistencia proporcional a la longitud y diámetro del conductor.
Las aleaciones más empleadas en instalaciones eléctricas son el latón, una aleación de cobre y
zinc; la hojalata, una aleación de hierro y estaño; aleaciones de cobre y níquel; y aleaciones de
cromo y níquel.
Conductores electrolíticos:
Se trata de soluciones constituidas por iones libres, que ayudan a la conducción eléctrica de
clase iónica.
En su mayoría, este tipo de conductores están presentes en soluciones iónicas, ya que las
sustancias electrolíticas deben someterse a disociaciones parciales (o totales) para formar los
iones que serán portadores de carga.
Los conductores electrolíticos fundamentan su funcionamiento en las reacciones químicas y
en el desplazamiento de la materia, lo cual facilita el movimiento de los electrones a través del
camino de circulación habilitado por los iones libres.

9. Conductores gaseosos:
En esta categoría se encuentran los gases que hayan sido sometidos previamente a un
proceso de ionización, lo cual posibilita la conducción de electricidad a través de estos.
El aire en sí mismo funge como un conductor de electricidad cuando, al producirse la ruptura
dieléctrica, sirve como medio conductor de electricidad para la formación de rayos y
descargas eléctricas.
Por excelencia, los mejores conductores eléctricos son los metales sólidos, entre los cuales se
destacan el cobre, el oro, la plata, el aluminio, el hierro y algunas aleaciones.

10. CARACTERÍSTICAS
ELÉCTRICAS
 Conductividad buena: Los conductores eléctricos deben tener una conductividad
eléctrica buena para cumplir con su función de transporte de energía eléctrica. Esto
quiere decir que para que un material conductor sea considerado como tal, debe
contener más del 40% IACS (Estándar Internacional del Cobre Recocido) y que los
materiales que tengan una conductividad superior a 100% IACS se consideran como
materiales de alta conductividad.
 Estructura atómica: Posibilita el paso de la corriente eléctrica gracias a su estructura
atómica, los átomos poseen pocos electrones en su capa de valencia, y a su vez,
dichos electrones están desprendidos del núcleo del átomo.

11. CARACTERÍSTICAS
ELÉCTRICAS
 Núcleos unidos: Los conductores tienen una estructura molecular constituida por una
red de núcleos muy compactada, que mantiene su unión prácticamente inmóvil
debido a su cohesión. Esto hace propicio el movimiento de los electrones que se
encuentran alejados dentro de la molécula, ya que estos se movilizan libremente y
reaccionan ante la cercanía de un campo eléctrico.
Dicha reacción induce el movimiento de los electrones en una dirección
específica, con lo cual se da pie a la circulación de corriente eléctrica pasando por el
material conductor.
 Equilibrio electrostático: Los materiales conductores al estar sometidos a una carga
particular, logran alcanzar un estado de equilibrio electrostático en el que no se
produce el movimiento de cargas en el interior del material. Se puede decir que las
cargas de signo positivo se acumulan en un extremo del material y las cargas con
signo negativo se aglomeran en el extremo opuesto. Cuando se produce un
desplazamiento de las cargas hacia la superficie del conductor se genera la presencia
de campos eléctricos iguales y opuestos en el interior del conductor y es así como el
campo eléctrico interno total dentro del material se vuelve nulo.

12. CARACTERÍSTICAS
MECÁNICAS
 Cohesión: es la fuerza de atracción que se origina entre los
átomos de un material, o resistencia que oponen a
separarse, y su valor depende del tipo de enlace entre los
átomos (iónico, covalente, metálico). En el caso de los
metales, su cohesión es tal que permite pequeñas
separaciones de sus átomos, al ser sometido a fuerzas
exteriores, razón por la cual los metales son elásticos.
 Elasticidad: es la capacidad que tienen algunos materiales
de recuperar su forma original una vez eliminada la fuerza
que los deformaba. Los metales por ejemplo, son elásticos
dentro de ciertos límites, a partir de los cuales las
deformaciones son permanentes.
 Plasticidad: es la capacidad de un material para adquirir
deformaciones permanentes sin llegar a la rotura, es decir,
de no recobrar su forma y dimensiones primitivas cuando
cesa el esfuerzo deformante. La ductilidad y la
maleabilidad (capacidad de estirarse en hilos y capacidad
de estirarse en láminas, respectivamente) analizadas como
propiedades tecnológicas, son variantes de la plasticidad.
 Dureza: es la resistencia que oponen los cuerpos a ser
rayados o penetrados por otros. La dureza de un cuerpo es
directamente proporcional a su cohesión atómica y está
muy relacionada con la resistencia al desgaste.

13. CARACTERÍSTICAS
MECÁNICAS
 Tenacidad: es la propiedad que tienen ciertos materiales de
soportar, sin deformarse ni romperse, la acción de fuerzas
exteriores. La tenacidad es una propiedad muy característica de
los metales.
 Fragilidad: un material frágil se rompe fácilmente por la
acción de un choque. Por ejemplo, el vidrio, material frágil, es
incapaz de resistir el impacto del martillo sin romperse.
 Fatiga: es el efecto generado en el material debido a la
aplicación de cargas dinámicas cíclicas, y la resistencia a la
fatiga, es la capacidad de soportar tales esfuerzos sin romperse.
Por ejemplo, ciertos elementos de maquina sometidos a fatiga
se rompen al cabo de cierto numero de ciclos de trabajo; la
fatiga es una pérdida de resistencia de la pieza a lo largo del
tiempo..
 Resistencia: es la aptitud que presenta un material para
soportar una carga externa, esfuerzo o deformación. Esta
resistencia obedece a la cohesión de las moléculas que se
oponen a separarse; cuando el esfuerzo vence a esta cohesión,
el material tiende a deformarse:
 se alarga bajo un esfuerzo de tracción,
 se comprime bajo un esfuerzo de compresión
 se dobla bajo esfuerzo de flexión,
 se corta bajo un esfuerzo de cizalladura,
 se tuerce bajo un esfuerzo de torsión.

14. CARACTERÍSTICAS
FISICOQUÍMICAS
 Las características físicas están relacionadas con el comportamiento de los
materiales cuando éstos son sometidos a acciones externas como calentamientos,
presencia de campos magnéticos, luz, ruido, etc.
 Maleables: Los conductores eléctricos deben ser maleables; es decir, deben ser
capaces de deformarse sin romperse. Los materiales conductores suelen emplearse
en aplicaciones domésticas o industriales, en las cuales deben ser sometidos a
curvaturas y dobleces; por esto, la maleabilidad es una característica sumamente
importante.
 Resistentes: Estos materiales deben ser resistentes al desgaste, para soportar las
condiciones de estrés mecánico a las que suelen estar sometidos, aunadas a las
temperaturas elevadas debido a la circulación de la corriente.
 Capa aislante: Al ser empleados en una aplicación residencial, industrial o como
parte del sistema interconectado de suministro eléctrico, los conductores deben
estar siempre recubiertos por una capa aislante adecuada. Esta capa externa,
también conocida como chaqueta aislante, es necesaria para evitar que la corriente
eléctrica que circula a través del conductor esté en contacto con las personas u
objetos que se encuentran alrededor.

15. CARACTERÍSTICAS
FISICOQUÍMICAS
Las características químicas están relacionadas con el comportamiento
de los materiales cuando éstos interaccionan con otras sustancias o
materiales, pudiendo incluso llegar a transformarse en otro material, con
la consiguiente pérdida o deterioro de las propiedades físicas del mismo.
 La corrosión se define como el deterioro de un material a
consecuencia de un ataque químico (productos ácidos, sales,
alcalinos, etc.) o electroquímico del entorno (oxígeno, humedad,
lluvia ácida, contaminación, etc.). Los mecanismos de deterioro son
diferentes según se trate de materiales metálicos, poliméricos o
cerámicos. En los metálicos, el mecanismo de deterioro es la
oxidación.
 La oxidación se define como el proceso mediante el cual un átomo
pierde electrones; en un principio, el término oxidación se utilizaba
para referirse a las combinaciones del oxígeno con otros elementos.
Por ejemplo, en presencia del oxígeno el hierro se enmohece (se
oxida) y el carbón arde. En el caso del hierro, el oxígeno se combina
lentamente con el hierro formando óxido ferroso (Fe2O3); mientras
que en la combustión, se combina rápidamente con el carbón para
formar dióxido de carbono (CO2). Así, se diferencian la oxidación
“lenta” y "rápida”. Sin embargo, se observó que otros elementos no
metálicos se combinaban con las sustancias de la misma manera que
el oxígeno. Por ejemplo, el oxígeno, el antimonio y el sodio arden en
atmósfera de cloro y el hierro en presencia de flúor. Por ello, y porque
todas estas reacciones eran semejantes, hoy en día se da esa definición
más general de oxidación.

16. CARACTERÍSTICAS
FISICOQUÍMICAS
En cuanto a la oxidación interesan tres aspectos: la facilidad con la que se oxida el material, la naturaleza de la
película de oxido que se forma y la velocidad a la cual ocurre la oxidación. Por ejemplo, el acero y sus aleaciones
se oxidan con bastante facilidad en contacto con la humedad, mientras que el aluminio crea una capa de óxido que
lo recubre, protegiéndolo de una mayor oxidación.
La temperatura también afecta la velocidad de oxidación; a mayor temperatura del material, tanto mayor será la
velocidad a la que se produce la oxidación. Si bien en los materiales metálicos el proceso de deterioro se denomina
oxidación y corrosión, en los cerámicos (las condiciones para el deterioro han de ser extremas), se habla también
de corrosión, y en polímeros, la pérdida de las propiedades de los materiales se denomina degradación.
Existen varios métodos para proteger los metales contra la corrosión, entre ellos tenemos:
Modificar la composición principal de un metal, formando aleaciones. Este es el caso de los aceros inoxidables,
que contienen un 18% de cromo y un 8% de níquel; la presencia de cromo da lugar a la formación de una película
superficial de cromato que se asienta sobre la superficie metálica.

17. CARACTERÍSTICAS
FISICOQUÍMICAS
Sobreponer una capa de un metal que no se oxide sobre la superficie
del metal a proteger. Por ejemplo el oro o algún metal que al oxidarse
forme una capa de óxido protectora. Entre los procesos más utilizados
están:
 Galvanizado. El más habitual consiste en depositar una capa de zinc
sobre hierro.
 Niquelado. Recubrimiento con capa de níquel.
 Cromado. Son finas capas de cromo que se depositan sobre capas de
cobre o níquel previamente depositadas.
Oxidar superficialmente la pieza con una capa protectora. Ejemplos de
estos recubrimientos son:
Anodizado del aluminio. Consiste en generar una capa protectora de
óxido de aluminio (Al2O3), mediante procedimientos electroquímicos.
Pavonado del hierro. Consiste en aplicar una capa superficial de
óxido abrillantado, compuesto principalmente por óxido férrico (Fe2O3)
de color azulado, negro o café, con el que se cubren las piezas de acero
para mejorar su aspecto y evitar su corrosión.
Pintado. Recubrir el material con una capa de polímero, pinturas
anticorrosivas, esmaltes, resina artificial o recubrimientos cerámicos que
sean impenetrables para la humedad y el oxígeno.

18. REGLA DE
MATTHIESSEN
 Regla de Matthiessen:
 La resistividad de un material
metálico es la suma de una
resistividad que tiene en cuenta los
efectos de la temperatura (ρT), y una
resistividad independiente(PI) de la
temperatura a la que contribuyen los
defectos a nivel atómico, incluidas las
impurezas (PD).
 ΡTOTAL = ΡT + ΡI + ΡD

19. REGLA DE
NORDHEIM
 Expresión semiempírica que predice
la resistividad de una aleación
monofásica en función de la fracción
atómica (X) de soluto:
 Pimpurezas = CX(1-X)
 La constante C se denomina
coeficiente de Nordheim. Para X<<1,
Pimpurezas ≈ CX
 La resistividad de una aleación de
composición X es: P=Pmatrix + CX

20. LEY DE WIEDEMANN
FRANZ
La ley de la conductividad de Wiedemann-Franz establece para los metales que el
cociente entre la conductividad térmica (κ) y la conductividad eléctrica (σ) es
proporcional a la temperatura absoluta (T) multiplicada por la constante de
proporcionalidad (L) o «número de Lorenz»:
Esta ley empírica lleva el nombre de los físicos alemanes Gustav Wiedemann (1826-
1899) y Rudolph Franz (1826-1902), quien en 1853 informó que κ/σ tenía
aproximadamente el mismo valor para los diferentes metales a la misma temperatura.
La proporcionalidad de κ/σ con la temperatura fue descubierta por Ludvig Lorenz en
1872.
Cualitativamente, esta relación se basa en el hecho de que el calor y el transporte
eléctrico involucran los electrones libres en el metal.

21. LEY DE WIEDEMANN FRANZ
 La expresión matemática de la ley se puede derivar de la siguiente
manera. La conducción eléctrica de metales es un fenómeno bien
conocido y se atribuye a los electrones de conducción libre, que se
pueden medir como se muestra en la figura.
 Se observa que la densidad de corriente j es proporcional al campo
eléctrico aplicado y sigue la ley de Ohm donde el prefactor es la
conductividad eléctrica específica . En general, la conductividad se
puede expresar como un tensor de segundo rango ( matriz 3 × 3 ).
Aquí restringimos la discusión a la conductividad isotrópica , es decir,
escalar . La resistividad específica es la inversa de la conductividad.

22. MATERIALES CONDUCTORES
ESPECÍFICOS
PLATA: Es el mejor
conductor, tiene un uso
limitado por su alto costo.
COBRE: El mas empleado
para el transporte y
distribución de corriente. se
utiliza en la mayoría de los
cableados de
electrodomésticos y
maquinaria.
ORO: Conductividad muy
semejante al aluminio, dúctil,
alta resistencia a la corrosión
y oxidación. Al igual que la
plata se emplea en pequeñas
cantidades.
ALUMINIO: Excelente
conductor con las ventajas de
su baja densidad y alta
resistencia a la corrosión.
ACERO: Esta aleación
también es de bajo costo y
alta conductividad, muy usada
para la conductividad en
aplicaciones industriales
Bronce: Tiene un
comportamiento similar al oro
y a la plata en cuanto a su
conductividad, por lo que se
lo utiliza con la misma
frecuencia y para usos
similares, también debido a su
costo elevado.

23. Tabla de conductores específicos

24. Aplicación industrial
CONECTORES
Estamos acostumbrados a ver conectores que entre sus
características presumen de estar bañados en oro. ¿por qué se
usa oro realmente en los conectores de los distintos
dispositivos tecnológicos como pueden ser los conectores
HDMI o incluso USB?
Una de las creencias que piensan muchas personas es de que
el oro es el mejor conductor de la electricidad y de ahí su uso
en conectores de gama alta. A continuación, vamos a ver
ordenados en una tabla los materiales con mayor
conductividad donde podemos ver que no lo es.
A continuación, vamos a ver ordenados en una tabla
los materiales con mayor conductividad donde
podemos ver que no lo es.

25. El motivo del uso del oro en el proceso de
fabricación de chips y conectores, es que este
material a diferencia de otros tiene una
propiedad que lo hace no reactivo al oxígeno,
por lo cual ni se oxida o empaña como le
puede pasar a la plata.
Como veíamos en la tabla, el cobre y la plata
son mejores conductores y más baratos pero
al oxidarse con el tiempo pierden
propiedades e incluso necesitarían un
mantenimiento para su limpieza y en casos
más avanzados de oxidación su reparación o
substitución.
Utilizando oro no tenemos ese problema y
combinándolo en pequeñas cantidades con
otros materiales como el cobre podemos
conseguir buenos resultados sin incrementar
mucho el precio del producto.

26. Problemas
1) Por la sección transversal de un alambre de cobre pasa una corriente de 10
Coulomb en 4s, calcular la intensidad de corriente eléctrica
 Q= 10 coulomb t= 4seg. i= ?
 i= q/t = 10 coulomb/4 seg. = 2.5 amp.
 i= 2.5 amp
2) Determine la resistencia de 2400 cm de alambre de plata que posee un
diámetro de 25 centímetros.