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Materiales dieléctricos

Materiales dieléctricos. Se denomina así a los materiales que no conducen la electricidad.

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Materiales dieléctricos

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Presentation Transcript


  1. Materiales dieléctricos Se denomina así a los materiales que no conducen la electricidad. Los materiales dieléctricos pueden ser definidos como aquellos que no poseen electrones libres en su estructura; en otras palabras, son aquellos que tienen sus electrones fuertemente ligados a los núcleos y que, por lo tanto, requerirían de un gran suministro de energía externa para desplazarlos de un átomo a otro.

  2. Dieléctricos Responde a la acción de un campo eléctrico externo con desplazamientos infinitesimales de su carga positiva respecto de la carga negativa, generándose un conjunto alineado de dipolos eléctricos, fenómeno denominado polarización.

  3. Dielectricos • → → -> • E = Eo + E' • Donde Eo es el campo aplicado • E' es el campo de polarizacion • E es el campo total • E = Eo – E Donde • |E| = E |Eo| = Eo ; |E'| = E' • En muchos materiales el campo de polarización crece proporcionalmente al campo aplicado • E' = (1/kc) x Eo donde kc es la ctte dieléctrica

  4. Constante Dieléctrica • Es adimencional, mayor que uno y es una característica del material. No depende del tamaño ni la forma

  5. Electrostricción • Aplicación de una diferencia de potencial o de un campo eléctrico • Provoca • la polarización del material, distorsión de átomos y moléculas y cambio de tamaño

  6. Electroestricción • la deformación producida en materiales electroestrictivos es proporcional al cuadrado del campo eléctrico aplicado

  7. Electroestricción • Los más conocidos son las cerámicas basadas en el plomo, magnesio, y niobato (PMN). Aunque las constantes electroestrictivas de los PMN son pequeñas, sus altos coeficientes dieléctricos dan lugar a grandes deformaciones.

  8. Materiales piezoélectricos • Al aplicar una presión sobre el material dieléctrico, este se contrae, sus átomos y moléculas cambian de tamaño y se forman dipolos eléctricos. • Esta polarización produce, a su vez, una diferencia de potencial entre los extremos del material, que es lo que denominamos piezoelectricidad.

  9. Materiales piezoelectricos • Los materiales dieléctricos que muestran este comportamiento reversible son piezoeléctricos. • El titanato de bario (BaTiO3) • disoluciones sólidas de circonato de plomo (PbZrO3) y titanato de plomo (PbTiO3)

  10. Ferroelectridad • Un cristal con una estructura en la que los iones positivos no tienen una disposición simétrica con respecto a los negativos • Puede dar lugar un momento dipolar neto y por tanto a una polarización espontanea en ausencia de campo.

  11. Materiales Ferreléctricos • Definimos un cristal ferroeléctrico como aquel que muestra un momento dipolar en ausencia de campo eléctrico exterior, y por debajo de una cierta temperatura, además es posible revertir la dirección de polarización aplicando campo eléctrico.

  12. Ciclo de histéresis ferroeléctrica con Ec fuerza coercitiva y Ps polarización espontanea.

  13. Temperatura de trancisión • A la temperatura de transición la red se distorsiona espontáneamente hacia una estructura más complicada y de más baja simetría que posee un momento dipolar permanente.

  14. Polarización espontánea delBaTiO3 de acuerdo a los cambios en la estructura cristalina

  15. Propiedades magnéticas de los materiales • Según las características magnéticas que presenten los materiales, se lo pueden clasificar en alguno de los siguientes grupos: • Materiales ferromagnéticos • Materiales paramagnéticos • Materiales diamagnéticos

  16. Ferromagnéticos • Los materiales ferromagnéticos son materiales que pueden ser magnetizados permanentemente por la aplicación de campo magnético externo. • Este campo externo puede ser tanto un imán natural o un electroimán. Son los principales materiales magnéticos, el hierro, el níquel, el cobalto y aleaciones de estos.

  17. Materiales paramagnéticos • Son materiales atraídos por imanes. • No se convierten en materiales permanentemente magnetizados.

  18. Ferromagnetismo • Orientacion de los dominios magnéticos ante la aplicacion de un campo magnético H

  19. Curva de histeresis • Curvas de Magnetización (Azul) • Curva de histéresis (rojo) • Donde • B inducción magnética • H campo magnético • Mr es la magnetización remanente • Hc Campo cohersitivo

  20. Ferromagnéticos • Se denomina temperatura de Curie • a la temperatura por encima de la • cual un cuerpo ferromagnético • pierde su magnetismo, • comportándose como un material puramente paramagnético.

  21. Materiales diamagnéticos • No son atraídos por imanes, son repelidos y no se convierten en imanes permanentes. • El fenómeno del diamagnetismo fue descubierto y nominado por primera vez en septiembre de 1845 por Michael Faraday cuando vio un trozo de bismuto que era repelido por un polo cualquiera de un imán; lo que indica que el campo externo del imán induce un dipolo magnético en el bismuto de sentido opuesto.

  22. Materiales diamagneticos • Algunos ejemplos de materiales diamagnéticos son: metálico, el hidrógeno, el helio, el cloruro de sodio, el cobre, el oro, el silicio, el germanio, el grafito, el bronce y el azufre.

  23. Materiales diamagnéticos • El grafito pirolítico, que tiene un diamagnetismo especialmente alto, • se ha usa como demostración visual, ya que una capa fina de este material levita (por repulsión) sobre un campo magnético lo suficientemente intenso (a temperatura ambiente).

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