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• Carlos Chalco

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“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. 9

9

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. 9

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.