Propiedades físicas de las soluciones. Propiedades coligativas.
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“PROPIEDADES DIELÉCTRICAS”:
CONTROL Y COMPORTAMIENTO EN MATERIALES ELÉCTRICOS Y
AISLANTES
Mercedes La Osa Exojo
Palmira Pérez López – Tercero
Víctor M. Ruiz Valero
“PROPIEDADES DIELECTRICAS”:CONTROL Y COMPORTAMIENTO EN MATERIALES
ELECTRICOS Y AISLANTES
INDICE:1.- CARACTERÍSTICAS DIELÉCTRICAS:
1.1.- Constante dieléctrica.1.2.- Resistencia dieléctrica.1.3.- Conductividad eléctrica.1.4.- Efecto de la estructura del material / Frecuencia.
2.- PROPIEDADES DIELÉCTRICAS Y CONDENSADORES.3.- PROPIEDADES DIELÉCTRICAS Y AISLANTES ELÉCTRICOS.4.- BIBLIOGRAFÍA.
1.1.CONSTANTE DIELÉCTRICA
(a) Sin material dieléctrico: Q = C V, C = ε0 A / d
(b) Con material dieléctrico: Se almacenan cargas adicionales;C = ε A/ d, κ = ε/ ε0 (capacidad del material para polarizarse y
almacenar carga), P = (κ –1) ε0 ξ
1.2.RESISTENCIA DIELÉCTRICA
Resistencia dieléctrica: campo dieléctrico máximo que puede mantener un dieléctrico entre conductores
ξmáx = (V/d)máx
“Es el limite superior tanto para C como para Q”
“Materiales que tenga a la vez alta ξmáx y alta κ”
1.3. CONDUCTIVIDAD ELÉCTRICA
POLIMEROS Y CERAMICOS: Son aislantes, impiden el paso de corriente eléctrica. Se utilizan como dieléctricos por su alta resistividad eléctrica.
1.4. EFECTO DE LA ESTRUCTURA DEL MATERIAL / FRECUENCIA.
1.4. EFECTO DE LA ESTRUCTURA DEL MATERIAL / FRECUENCIA
Impurezas: Aparece un desfase en el movimiento de los dipolosproduciéndose perdidas de energía y el calentamiento del material.
Frecuencia: A frecuencias altas aparece “fricción dipolar” y como consecuencia se producen perdidas de energía.
1.5. EFECTO DE LA ESTRUCTURA DEL MATERIAL / FRECUENCIA
Pérdidas mayores a aquellas frecuencias en las cuales los dipolos pueden ser reorientados casi totalmente. (Figura a).
Debido a las pérdidas en el dieléctrico, la constante dieléctrica y la polarización dependen de la frecuencia. (Figura b).
1.5. EFECTO DE LA ESTRUCTURA DEL MATERIAL / FRECUENCIA
La polarización afecta directamente a la movilidad y estárelacionada con el tipo de material:
Polímeros amorfos: Alta movilidad, alta polarización.Polímeros vítreos o cristalinos: Baja movilidad, baja κ;
excepto cuando tienen cadenas asimétricas que aumenta.Cerámicas cristalinas: κ similares a polímeros. Excepción:
Titanato de Bario (BaTiO3) con alta κ por su estructura asimétrica.Gases y líquidos se polarizan a frecuencias superiores a la de los
sólidos.
Aplicación de la selección intencionada de la frecuencia para el curado de adhesivos poliméricos.
2. PROPIEDADES DIELÉCTRICAS Y CONDENSADORES.
Uso: almacén de carga evitando daños al resto del circuito o para su posterior distribución y atenuación de oscilaciones de la señal o cambio de su frecuencia.
Capacidad del condensador:
•Dieléctrico empleado.
•Diseño del condensador.
C= ε0 κ (n -1) A / d
n: número de placasd: separaciónA: área
3. PROPIEDADES DIELÉCTRICAS Y AISLANTES ELÉCTRICOS
Materiales dieléctricos que impiden el paso de corriente eléctrica o la aíslan: aislantes cerámicos y plásticos (polímeros)
Características:Gap energético entre las bandas de valencia y conducción es muy
grande.Resistividad eléctrica alta.
Resistencia dieléctrica elevada. ε = V / d
Constante dieléctrica pequeña.
Puede descargarse por arco eléctrico o a través de poros interconectados.
Conducción interna con impurezas donadoras o aceptoras.
4.BIBLIOGRAFÍA
Donald R. Askeland, “Ciencia e Ingeniería de los materiales”. Ed. Paraninfo Thomson Learning. 2001.
Apuntes de clase de la asignatura.