Materiales dieléctricosSe 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 aplicadoE' es el campo de polarizacion E es el campo totalE = 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 (BaTiO3)

• disoluciones sólidas de circonato de plomo (PbZrO3)

y titanato de plomo (PbTiO3)

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 opuesto.

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 (a temperatura ambiente).