Materiales dieléctricos

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).