“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.