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PROPIEDADES ELÉCTRICASPROPIEDADES ELÉCTRICAS

ContenidoContenido

1.1.-- Clasificación de los materiales.Clasificación de los materiales.2.2.-- Electrización de conductores.Electrización de conductores.

3.3.-- Permitividad dieléctrica.Permitividad dieléctrica.

Objetivo.Objetivo.-- Al finalizar el tema, el estudiante será capaz de

Tema 2 de:Tema 2 de:

  .

Edison Coimbra G.Edison Coimbra G.

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1 de agosto de 2010

CAMPOS ELECTROMAGNÉTICOSCAMPOS ELECTROMAGNÉTICOS

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1.1.-- Clasificación de los materialesClasificación de los materiales

 conductores, aislantes y semiconductores.

Materiales conductoresMateriales conductores

En los metales, los electrones más alejados delos núcleos adquieren libertad de movimientoen el interior del sólido.

Electrón conmejor

Estas partículas se denominan electroneslibres y son el vehículo mediante el cual se

transporta carga eléctrica. Estos son losmateriales conductoresmateriales conductores; siendo los más

de ser libre

usados en sistemas electrónicos el Cu, Al, Ag.

Sólo la carga negativa se puede mover. La carga positiva es inmóvil; por lo queúnicamente los electrones libres son los responsables del transporte de carga.

A temperaturas cercanas al cero absoluto, ciertos metales adquieren unaconductividad infinita, es decir, la resistencia al flujo de cargas se hade cero. Se tratade superconductores.

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Materiales aislantesMateriales aislantes

  ,firmemente unidos a sus respectivos átomos. En consecuencia, estos materiales noposeen electrones libes y no será posible el desplazamiento de carga a través de ellos.

Estos materiales son denominados aislantesaislantes o dieléctricosdieléctricos. El vidrio, el caucho o elp st co son e emp os t p cos.

Materiales semiconductoresMateriales semiconductores

Entre los buenos conductores y los dieléctricos existen múltiples situaciones intermedias.Entre ellas destacan los materiales semiconductoresmateriales semiconductores por su importancia en la fabricaciónde dispositivos electrónicos que son la base de la actual revolución tecnológica. El Ge yel Si son ejemplos típicos.

En condiciones ordinarias se comportan como dieléctricos, pero sus propiedadesconductoras pueden ser alteradas con cierta facilidad mejorando su conductividad enforma prodigiosa, ya sea mediante pequeños cambios en su composición, sometiéndolos

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Comparación entre materialesComparación entre materiales

La diferencia de comportamiento de los materiales respecto del desplazamiento de lascargas, epen e e a na ura eza e os omos que os componen.

Comparación del valor deconductividad eléctrica de variosmateriales. La conductividad es la

facilidad para conducir electrones

Los conductores permiten que loselectrones se transporten a través de ellos.Los dieléctricos no permiten el paso

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2.2.-- Electrización de conductoresElectrización de conductores

ElectrizaciónElectrización es el efecto de ganar o perder cargas eléctricas que tiene un conductoreléctricamente neutro. Existen 3 formas de electrizar.

Electrización por contactoElectrización por contacto

 otro previamente cargado. En este caso, ambosquedan con el mismo tipo de carga. Esto se debe aque habrá transferencia de electrones libres.

E ectr zac n por rotac nE ectr zac n por rotac n

Al frotar 2 cuerpos

eléctricamente neutros,

con carga positiva y elotro con carga negativa.

La barra electrizada (inductora ) atraeelectrones libres de la conductora (inducida ).Estos electrones dejan a sus átomos concarga pos t va en e otro extremo e a arra.La carga neta de la barra sigue siendo neutra.

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El concepto de tierraEl concepto de tierra

Un átomo tiene unos cuantos electrones. Un mol tiene millones de átomos. El planeta Tierratiene prácticamente infinitos átomos. Por tanto, el planeta puede considerarse como colectoro fuente de electrones.

La Tierra como fuente de electronesLa Tierra como fuente de electrones. En la Tierra, cualquier carga positiva puede.

La Tierra como colector de electronesLa Tierra como colector de electrones. En la Tierra, cualquier carga negativa puededepositar su exceso de electrones.

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Para cargar un material por inducciónPara cargar un material por inducción

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3.3.-- Permitividad dieléctricaPermitividad dieléctrica

 a perm v aperm v a es una cons an e s ca que escr e c mo un campo e c r co a ec a y esafectado por un medio. La permitividad del vacío es 8,85×10-12 F/m.

Físicamente, es la habilidad de un material de polarizarse en respuesta a un campoeléctrico aplicado y, de esa forma, cancelar parcialmente el campo dentro del material.

Si un dieléctrico se somete a un campo eléctrico externo, no presenta una migración enmasa de electrones no son ca aces de moverse libremente sin embar o el cam o

PolarizaciónPolarización

polarizapolariza los átomos o las moléculas en el material, desplazando el núcleo y la nube deelectrones.

e pue e represen arcomo un dipolo eléctricoque genera un campoeléctrico pequeñocontrario al campo

En ausencia de

externo (de ++q q a  ─  ─ q q ),cancelándolo en formaparcial.

 campo eléctrico 

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Polarización a nivel macroscópicoPolarización a nivel macroscópico

Al aplicar un campo Eext, en el interior del dieléctrico, los dipolos individuales alinean su

ext , ,conoce como polarización del dipolopolarización del dipolo.

Cuando se retira el campo Eext, lasmoléculas vuelven a su estado original.

Para generalizar, el campo eléctrico Egenerado por una carga q 1, rodeadopor un dieléctrico ( ), a una distancia R ,se escribe:

= r 0 = permitividad eléctrica del dieléctrico.

[V/m]

 

r = permitividad relativa del dieléctrico.

 

0 = 8,85×10 ─ 12 F/m. Permitividad eléctrica

en el vacío.

De igual manera, el campo eléctrico Egenerado por una línea de carga dedensidad lineal L, rodeada por undieléctrico ( ), a una distancia R , se escribe:

[V/m]

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Valores de permitividad relativaValores de permitividad relativa

FINFIN 10www.coimbraweb.com