Dos conductores de cobre pueden tener resistencias diferentes sin que ninguno de ellos esté fabricado con cobre de calidad inferior. Uno puede ser más largo, más delgado, más caliente o medido con una conexión deficiente. Confundir una propiedad del material con la resistencia de una pieza acabada puede llevar a una compra equivocada o a un diagnóstico incorrecto del fallo. También genera errores cuando en un diagrama de datos se indica siemens por metro, mientras que en un informe de prueba se indica ohms. La comparación útil comienza identificando qué se midió, en qué condiciones y si el resultado describe el material o todo el recorrido de la corriente.
Conductividad eléctrica, El término "sigma", escrito como "sigma", describe la facilidad con la que un material transporta la corriente. La resistividad, rho, describe la tendencia opuesta. Para un material homogéneo isotrópico bajo las mismas condiciones, sigma = 1/rho. Sus unidades SI son S/m y ohm-metros, respectivamente. La resistencia, R, pertenece a un objeto específico y se mide en ohmios. Para un conductor uniforme en el modelo DC simple, R = rho L/A. Por lo tanto, la temperatura y la geometría son importantes incluso antes de considerar los contactos, los efectos de la corriente alterna o las condiciones de instalación [1, 2].
¿Cómo se diferencian la conductividad, la resistividad y la resistencia?
| Cantidad | Lo que describe | Unidad SI | Relación básica |
|---|---|---|---|
| Conductividad, sigma | Respuesta material a un campo eléctrico | Siemens por metro, S/m | sigma = 1/rho |
| Resistividad, rho | Oposición material a la conducción | Ohmmetero, Ω·m | rho = 1/sigma |
| Resistencia, R | Oposición de una parte o ruta especificada | Ohm, Ω | R = rho L/A para un conductor uniforme |
| Conductancia, G | Resistencia inversa de un camino especificado | Siemens, S | G = 1/R |
El metro en S/m es esencial. La conductancia en siemens y la conductividad en siemens por metro no son intercambiables. La guía SI de NIST identifica el ohm y el siemens como unidades derivadas [2]. Al comparar un informe de un proveedor, compruebe la unidad antes de comparar el número.
Identifique también la dirección de la medición. Algunos materiales se comportan de manera diferente en direcciones diferentes, por lo que la simple aproximación escalar inversa necesita una calificación. Para los ejemplos de metales uniformes comunes que se presentan a continuación, la aproximación isotrópica es suficiente. La distinción más amplia entre el comportamiento conductor y el comportamiento aislante se introduce en ¿Qué hace un aislante eléctrico?.
¿Cómo cambia la resistencia a la longitud y al área transversal?
Para un material y una temperatura constantes, duplicar la longitud de un conductor uniforme duplica su resistencia. Doblar su área transversal reduce a la mitad su resistencia. El diámetro no es la misma cosa que el área: duplicar el diámetro de un alambre circular sólido hace que el área sea cuatro veces mayor. Use la sección transversal metálica real, no el diámetro exterior sobre la película aislante.
Como cálculo ilustrativo, suponemos que un conductor uniforme tiene rho = 2,0 × 10−8 Ω·m, longitud 10 m y área 2,0 mm². La conversión del área da 2,0 × 10−6 m², por lo que R = (2.0 × 10−8 × 10)/(2.0 × 10−6) = 0,10 Ω. Este es un ejemplo simplificado intencionalmente, no una especificación para un determinado aleación o cable.
Si ese camino lleva 5 A, la caída de voltaje DC calculada es de 0,50 V y la pérdida resistiva es de 2,5 W. Un conductor de retorno de la misma longitud y área duplicaría la resistencia del camino. Las conexiones, la temperatura de funcionamiento real y la impedancia de CA están excluidas de este ejemplo. Estas exclusiones explican por qué un cálculo preciso de materiales no puede reemplazar una evaluación completa del circuito.
¿Qué sucede con la conductividad cuando un metal se calienta?
Para metales comunes en un rango de temperatura moderado, Resistividad Generalmente aumenta con la temperatura y disminuye con la conductividad. Una aproximación común es rho(T) = rho(T0)[1 + alfa(T − T0)]. El coeficiente alfa pertenece al material especificado y a las condiciones de referencia, no a todos los metales. OpenStax describe tanto la aproximación como sus límites [1].
Usando un coeficiente supuesto de 0,004 por °C únicamente para ilustración, un aumento de 50 °C da un multiplicador de resistencia de 1,20 cuando se ignora el cambio dimensional. Esto no significa que la conductividad disminuya exactamente en un 20%: su multiplicador se convierte en 1/1,20, o aproximadamente 0,833. Es necesario recalcular las cantidades inversas en lugar de asignar el mismo cambio porcentual con el signo invertido.
Con una corriente fija, la resistencia creciente aumenta el calor generado por la I²R. La respuesta práctica sigue dependiendo de la disipación de calor y del sistema de protección. La explicación del sitio web Sobrecarga y desconexión por cortocircuito abarca el papel separado de la protección del circuito.
¿Qué debería incluir un informe útil sobre la conductividad?
Una medida de resistencia eléctrica Pueden incluir el propio dispositivo, las interfaces de contacto y los cables de prueba. En el trabajo de baja resistencia se suele utilizar un sistema de cuatro cables para reducir la influencia de la resistencia de los cables, pero la calidad del dispositivo y la temperatura aún deben controlarse. No se debe considerar una diferencia inexplicable entre dos informes como prueba de un defecto del material.
| Item de reportaje | Por qué es importante |
|---|---|
| Clase y estado del material | La aleación y el tratamiento afectan a las propiedades del material |
| Temperatura y base de corrección | Las mediciones a diferentes temperaturas requieren una comparación justificada. |
| Longitud y sección transversal metálica | Estos son necesarios para inferir la resistividad a partir de la resistencia. |
| Método de contacto y medición | Las interfaces y los cables pueden dominar una pequeña resistencia medida. |
| Condiciones de prueba de CC o CA | Los efectos dependientes de la frecuencia están fuera de un simple cálculo de DC |
Un valor de conductividad alto no implica por sí solo una alta capacidad de conducción de corriente. Eland Cables explica que la capacidad de conducción de corriente depende del tamaño del conductor, de la aislación y de la capacidad de la instalación para perder calor [3]. De la misma manera, seleccionar un interruptor requiere conocer su capacidad nominal, y no una estimación basada en el tamaño aparente del metal. Guía de selección de desconectadores distingue esas exigencias aplicables.
Preguntas frecuentes
¿Qué es la conductividad eléctrica?
Medida de la facilidad con la que un material transmite la corriente en respuesta a un campo eléctrico. En el sistema SI, la conductividad se expresa en siemens por metro, con indicación de la temperatura y otras condiciones relevantes.
¿Cómo está relacionado el resistividad con la conductividad?
En el caso simple de homogeneidad isotrópica, la resistividad es el inverso de la conductividad. Utilice unidades y condiciones de comparación antes de realizar el inverso.
¿Qué unidades se utilizan para medir la conductividad y la resistividad?
La conductividad utiliza S/m y la resistividad utiliza Ω·m. La resistencia utiliza Ω y la conductividad utiliza S, por lo que las unidades también revelan si el valor describe un material o un camino específico.
¿Cómo se diferencia la resistividad de la resistencia?
La resistividad es una propiedad material bajo condiciones especificadas. La resistencia también depende de las dimensiones del objeto y puede incluir interfaces en una medición real.
¿Cómo afectan la longitud y el área transversal a la resistencia?
En el modelo DC uniforme, la resistencia aumenta en proporción a la longitud y disminuye en proporción a la superficie transversal. La superficie relevante es la sección metálica que lleva la corriente, no la zona exterior aislada.
¿Cómo afecta la temperatura a la conductividad del metal?
En el caso de metales comunes en rangos de funcionamiento normales, temperaturas más altas generalmente significan una resistencia a la corriente eléctrica más alta y una conductividad más baja. Para determinar el coeficiente del material en cuestión, es preferible utilizar el coeficiente real del material en lugar de aplicar una corrección universal.
¿Por qué los datos de conductividad del material deben especificar las condiciones de prueba?
La temperatura, el estado del material, la geometría del objeto y el método de medición pueden cambiar el resultado o su interpretación. Sin estos detalles, los valores de los diferentes informes no podrán ser comparados.
¿Puede la conductividad por sí sola determinar la clasificación de la corriente de un conductor?
No. La calificación actual también depende del tamaño del conductor, los límites de temperatura de la aislación, las conexiones y la disipación de calor en la instalación. Use el método de calificación aplicable para el cable o el equipo.
Referencias
- 9.3 Resistividad y resistencia – Física universitaria, volumen 2 | OpenStax.
- Guía de NIST sobre el SI, Capítulo 4: Las dos clases de unidades del SI y los prefijos SI | NIST.
- Eland Cables: ¿Qué es la capacidad de corriente?.
Las fuentes técnicas fueron verificadas el 26 de octubre de 2026. Las ilustraciones del producto utilizan fotografías oficiales de Fuerte; los fondos de las escenas son ilustrativos.
Resumen
Utilice la conductividad para comparar el comportamiento del material, la resistividad para describir su inversa y la resistencia para evaluar un recorrido de corriente definido. Comience cada comparación con unidades y temperatura, luego verifique la geometría y el método de medición. Solo después de eso debe alimentar el resultado una caída de voltaje, un calentamiento o una decisión de selección de equipo. Un material conductor con una conductividad atractiva no determina la clasificación de corriente de un cable o un conjunto de interruptores. Fuerte’s Interruptores de aislamiento ilustrar dónde se encuentran las partes conductoras y los soportes aislantes en un solo producto especificado; las correspondientes especificaciones y documentos de prueba deben describir el dispositivo ensamblado, y no simplemente los materiales que lo componen.