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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
.
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.
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
Constante Dieléctrica
• Es adimencional, mayor que uno y es una
característica del material. No depende del
tamaño ni la forma
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
Electroestricción
la deformación
producida en
materiales
electroestrictivos
es proporcional
al cuadrado del
campo eléctrico
aplicado
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.
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.
Materiales piezoelectricos
Los materiales dieléctricos que muestran este
comportamiento reversible son piezoeléctricos.
• El titanato de bario (BaTiO )
3
• disoluciones sólidas de circonato de plomo (PbZrO )
3
y titanato de plomo (PbTiO )
3
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.
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.
Ciclo de histéresis ferroeléctrica con Ec fuerza coercitiva y Ps polarización
espontanea.
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.
Polarización espontánea del BaTiO3 de acuerdo a los cambios en la
estructura cristalina
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
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.
Materiales paramagnéticos
Son materiales atraídos por imanes.
No se convierten en materiales
permanentemente magnetizados.
Ferromagnetismo
Orientacion de los dominios magnéticos ante la
aplicacion de un campo magnético H
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
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.
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
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.
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