Propiedades eléctricas y su control

“PROPIEDADES DIELÉCTRICAS”:
CONTROL Y COMPORTAMIENTO EN
MATERIALES ELÉCTRICOS Y
AISLANTES
9Mercedes La Osa Exojo
9Palmira Pérez López – Tercero
9Víctor 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 dipolos
produciéndose perdidas de energía y el calentamiento del material.
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Frecuencia: A frecuencias altas aparece “fricción dipolar” y
como consecuencia se producen perdidas de energía.
1.5. EFECTO DE LA ESTRUCTURA DEL
MATERIAL / FRECUENCIA
9 Pérdidas mayores a aquellas frecuencias en las cuales los dipolos
pueden ser reorientados casi totalmente. (Figura a).
9 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
9 La polarización afecta directamente a la movilidad y está
relacionada con el tipo de material:
ƒ Polímeros amorfos: Alta movilidad, alta polarización.
ƒ Polímeros vítreos o cristalinos: Baja movilidad, baja κ;
excepto cuando tienen cadenas asimétricas que aumenta.
ƒ Cerámicas cristalinas: κ similares a polímeros. Excepción:
Titanato de Bario (BaTiO3) con alta κ por su estructura asimétrica.
ƒ 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.
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2. PROPIEDADES DIELÉCTRICAS Y
CONDENSADORES.
9 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.
9 Capacidad del condensador:
•Dieléctrico empleado.
•Diseño del condensador.
C= ε0 κ (n -1) A / d
n: número de placas
d: separación
A: área
3. PROPIEDADES DIELÉCTRICAS Y
AISLANTES ELÉCTRICOS
9 Materiales dieléctricos que impiden el paso de corriente eléctrica o
la aíslan: aislantes cerámicos y plásticos (polímeros)
9 Características:
ƒ Gap energético entre las bandas de valencia y conducción es muy
grande.
ƒ Resistividad eléctrica alta.
ƒ Resistencia dieléctrica elevada.
ε=V/d
ƒ Constante dieléctrica pequeña.
ƒ Puede descargarse por arco eléctrico o a través de poros
interconectados.
ƒ Conducción interna con impurezas donadoras o aceptoras.
4.BIBLIOGRAFÍA
9Donald R. Askeland, “Ciencia e Ingeniería de los materiales”.
Ed. Paraninfo Thomson Learning. 2001.
9Apuntes de clase de la asignatura.