Material con resistividad bastante alta, pero permite el flujo de carga

¿Existe un material con una resistividad bastante alta (al menos a nivel de semiconductor), pero que también permita el flujo de carga a través de él (y posteriormente a tierra)? El flujo de carga no necesita ser rápido, puede ser muy lento si es necesario. Cuanto mayor sea la resistividad, mejor.

Entonces, idealmente, si ese material se deja solo en el suelo, su estado estacionario debería tener muy poca carga y, por lo tanto, tener un campo eléctrico insignificante o cero (incluso si inicialmente le aplicó algo de carga). Básicamente, el material puede descargarse en un tiempo finito, independientemente de su resistividad bastante alta.

La velocidad de descarga es la propiedad que me interesa particularmente, pero según lo que he visto, esta propiedad podría ser independiente de la resistividad.

No estoy seguro de si tales propiedades están documentadas, así que si sabe cómo se llama la propiedad, infórmenos.

Gracias

Editar: mi redacción es aparentemente confusa, así que déjame intentar ponerlo en otras palabras. Aquí hay un fenómeno que he observado. Hay un trozo de goma y un trozo de vidrio en el suelo, ambos de igual tamaño y resistividad. Aplico una carga estática a ambos, y el caucho termina descargándose (presumiblemente a tierra) mucho más rápido que el vidrio. ¿Cómo se llama esa propiedad material?

parece estar hablando de una resistencia estándar, tal vez una mezcla de una resistencia y un condensador... muy poco claro
@ jsotola "muy poco claro". Más como enigmático. ¿Puede explicar qué es lo que quiere lograr, en una aplicación del mundo real? ¿Con menos palabras bien pensadas?
¿Qué partes no te quedan claras exactamente? Deseo descargar electricidad estática a través de un material que también puede bloquear la corriente (es decir, tiene alta resistividad).
Por favor vea editar
Creo que lo que quieres es un condensador con una resistencia de purga. Entonces puede aceptar algo de carga, pero la carga se desvanece con el tiempo.
@minusatwelfth Esto es electricidad estática, no hay energía real involucrada a menos que sea una puerta CMOS. Una resistencia de 1 mega es lo que se usa comúnmente en los bancos electrónicos. Si purga el voltaje demasiado rápido (a una resistencia baja), aún puede dañar los componentes, a una resistencia alta y la carga no se descarga lo suficientemente rápido para la seguridad de los componentes. De cualquier manera, la seguridad personal no es un problema. También observe cuánto más fácil fue entender su pregunta de 1 oración que la diatriba inicial.
Por cierto, el caucho se descarga más rápido que el vidrio porque hay carbono y probablemente otros compuestos menos resistentes que el vidrio. El vidrio es dióxido de silicio mucho más puro y, por naturaleza, es un gran aislante. El vidrio se ha utilizado tradicionalmente en aplicaciones de muy alto voltaje tanto de CA como de CC por esa misma razón.
Gracias por los comentarios. ¿Cómo juega exactamente la capacitancia en todo esto?

Respuestas (2)

Para simplificar un poco, la descarga se realizará con una constante de tiempo (medida en segundos, horas, microsegundos, etc.) que depende del producto de la capacitancia y la resistencia.

La capacitancia de un objeto conductor en el aire depende principalmente de su área de superficie. Una esfera aislada de radio R tiene una capacitancia de 4 π ϵ 0 R .

La resistencia depende del área superficial de contacto y la resistividad ρ del material.

Entonces, aunque la geometría ciertamente entra en juego, se puede decir que para una geometría dada , en el aire, la constante de tiempo de descarga es inversamente proporcional a la resistividad del material. La resistividad es una propiedad material fundamental que puede buscar en un gráfico o en Internet.

Recuerde que la descarga es un decaimiento exponencial. No tiene mucho sentido decir que está completamente descargada, pero después de 10 constantes de tiempo tal vez queden 50 partes en 1,000,000 de la carga original ( mi − 10 si quieres resolverlo).

Tenga cuidado de que los materiales que son buenos aislantes tiendan a tener una amplia gama de posibles resistividades.

P.ej.

Vidrio : 10 11  a  10 15 Ω·m

Caucho Duro : ~ 10 13 Ω·m

Acrílico : 2 ⋅ 10 15  a  1.4 ⋅ 10 dieciséis Ω·m

Por lo tanto, es bastante fácil obtener una diferencia de un orden de magnitud o dos en la resistividad. La resistividad de los aisladores tiende a depender mucho de la temperatura. El vidrio a 1500°C es tan conductivo como la madera húmeda, aproximadamente 250 mil millones de veces más conductivo que a temperatura ambiente.

Lo anterior supone que domina la resistividad volumétrica. Si la superficie está recubierta con algo que es relativamente conductor, las cosas cambian drásticamente. Hay varios tipos de spray antiestático que están diseñados para dejar este tipo de residuos. Algunos de ellos están más cerca de los metales, y otros tienen una resistividad tan alta que no se pueden medir con un multímetro común.

Gracias por la respuesta. Voy a tener que refrescar mi memoria sobre la capacitancia y volver a contactarte
Con respecto a su primer párrafo, ¿podría indicarme la fórmula exacta?
v ( t ) = V O ( 1 − mi t / τ ) dónde τ = R ⋅ C , haciendo todo tipo de suposiciones posiblemente inapropiadas. Si la resistividad global es el factor principal, la carga cerca del contacto se descargará antes que las que están más lejos, y no habrá una fórmula fácil de forma cerrada.
Gracias, estoy satisfecho con tu respuesta. Una última cosa, ¿podría señalarme una fórmula para la resistencia? Me gustaría ver todos los factores que afectan la resistencia.
¿Qué pasa con los objetos más complicados? Algo que involucre integrales tal vez
¿El tiempo de descarga depende en absoluto del área de la superficie de contacto?
Sí. Se puede simular con un programa como COMSOL. Si tiene la información requerida para construir un modelo.
Gracias de nuevo. ¿Alguna idea de cómo elegiría/construiría materiales que maximicen la 'resistencia' (no necesariamente la resistividad), pero minimicen el tiempo de descarga?

Hay un trozo de goma y un trozo de vidrio en el suelo, ambos de igual tamaño y resistividad. Aplico una carga estática a ambos, y el caucho termina descargándose (presumiblemente a tierra) mucho más rápido que el vidrio. ¿Cómo se llama esa propiedad material?

El caucho tiene mayor conductividad (o menor resistividad) que el vidrio.

Hay una gran variedad de conductividades exhibidas por materiales que van desde muy buenos (metales) a muy malos (también conocidos como buenos aislantes) como la mayoría de los plásticos, vidrios, cerámicas y una gama de malos en el medio (madera, caucho, semiconductores no dopados, puros). agua, bolsas antiestáticas).

El 'caucho', debido a la forma en que está hecho, podría tener un amplio rango propio, ya que a menudo se vuelve más negro al agregar carbono. Una vez tuve que rechazar un montón de piezas de conector de red moldeadas a medida, porque un trabajador sin experiencia de la empresa de moldeo pensó que la goma "no era lo suficientemente negra" y echó algo de carbón en la mezcla para que se viera mejor.

A veces es necesario hacer una distinción entre conductividad volumétrica y conductividad superficial. Un aislador de alta calidad puede filtrar carga a través de la superficie si la suciedad o las sales de las huellas dactilares atraen humedad a la superficie. Una bolsa de plástico puede hacerse 'antiestática' cubriéndola con una capa conductora. En los circuitos de alta frecuencia, la corriente tiende a viajar sobre la superficie de los conductores metálicos, sin penetrar en el volumen.

Gracias por la respuesta. Pero medí la resistividad de ambos y era lo mismo
Usted interpreta incorrectamente los resultados de su experimento. Hizo dos mediciones de resistividad. Una era cargarlos y cronometrar la pérdida de carga, lo que mostró que el caucho tenía una resistividad más baja que el vidrio. Hiciste otra medición por algún otro método, que muestra que son iguales. Sin decir cuál fue esa segunda medida, método, aparato, resultados numéricos, no podemos comentar sobre la discrepancia entre los dos.
Error mío, 'calculé' la resistividad según la hoja de datos y fue la misma con un alto nivel de precisión. Sin embargo, parece implicar que el método para medir la resistividad es el tiempo de pérdida de carga. No sabía eso.
Creo que entiendo lo que dices, pero creo que la capacitancia puede ser el concepto que estoy buscando. Sin embargo, olvidé todo lo que aprendí al respecto.
Si tienen la misma geometría, tienen la misma capacitancia. Cuando trata de medir la resistividad de cosas como caucho, vidrio, incluso bolsas antiestáticas con sondas de medición y un medidor, es normal obtener cero o respuestas incorrectas, es una medición muy difícil de realizar. Es un método que está bien para metales y componentes de resistencias de hasta 10M más o menos. La pérdida de carga de un condensador es menos directa, pero el método es más sensible al tipo de resistencias de 1 Gohm/1 Tohm que encuentra con los materiales aislantes, es un método pésimo para metales (¡difícil de cronometrar nS!)
Si tiene dos muestras de un material altamente aislante y una está sucia o cubierta de huellas dactilares, podría tener una diferencia de muchos órdenes de magnitud en el tiempo de descarga cuando se carga.
Material con resistividad bastante alta, pero permite el flujo de carga
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