Propiedades Eléctricas

MATERIALES EN INGENIERIA

Introducción Propiedades Eléctricas

La electricidad es un fenómeno físico cuyo origen son las cargas eléctricas y cuya energía se manifiesta en fenómenos mecánicos, térmicos, luminosos y químicos, entre otros. Se puede observar de forma natural en fenómenos atmosféricos, por ejemplo los rayos, que son descargas eléctricas producidas por la transferencia de energía entre la ionosfera y la superficie terrestre , Otros mecanismos eléctricos naturales los podemos encontrar en procesos biológicos, como el funcionamiento del sistema nervioso. Es la base del funcionamiento de muchas máquinas, desde pequeños electrodomésticos hasta sistemas de gran potencia como los trenes de alta velocidad, y asimismo de todos los dispositivos electrónicos. Además es esencial para la producción de sustancias químicas como el aluminio y el cloro.

El cómo, un material responde a las fuerzas eléctricas depende de

cómo se hallen dispuestos sus átomos.

En materiales como los metales, algunos electrones no se hallan

ligados a sus átomos individuales, sino que son libres de moverse a través del material: en efecto son

compartidos por todos los átomos.

Esas partículas sueltas reciben el nombre de electrones de “conducción”. En un metal como el cobre, aproximadamente un

electrón por átomo es de ese tipo. Los metales son los conductores más comunmente usados.

Isabel

Configuración electrónica del átomo de cobre. Sus propiedades conductoras se deben a la facilidad de circulación que tiene su electrón más exterior (4s).

la configuración electrónica es la manera en la cual los electrones se estructuran en un átomo, de acuerdo con el modelo de capas electrónico

La capa electrónica más externa se denomina "capa de valencia“ es aquí donde se encuentran los electrones de conducción.

Configuración electrónica

El flujo de una corriente eléctrica involucra el moviento de portadores de carga, es decir partículas muy pequeñas que poseen carga eléctrica. (En los sólidos

estos portadores de carga son los electrones y en una solución liquida o en los compuestos iónicos, son los iones).

Isabel

Es la capacidad de un material de permitir el paso de la corriente eléctrica a través de sí.

CONDUCTIVIDAD ELECTRICA

Omar

Corriente O Intensidad Eléctrica es el flujo o el cociente entre la cantidad de carga por unidad de tiempo que recorre un material. La cual se define por la siguiente ecuacion:

Conductividad Eléctrica

 

 

 Carga Eléctrica es una propiedad de algunas partículas subatómicas (pérdida o ganancia de electrones) la unidad de carga eléctrica se denomina culombio (símbolo C).

La conductividad es la inversa de la resistividad, por tanto , se designa por la letra griega sigma minúscula (σ), y su unidad es el S/m (siemens por metro),

También es definida como la propiedad natural característica de cada cuerpo que representa la facilidad con la que los electrones (y huecos en el caso de los semiconductores) pueden pasar por él. Varía con la temperatura.

CONDUCTIVIDAD ELECTRICA

Omar

Todas las sustancias se oponen en mayor o menor grado al paso de la corriente eléctrica esta oposición es a la que llamamos resistencia eléctrica. Los materiales buenos la electricidad tienen una resistencia eléctrica muy baja, los aisladores tienen una resistencia muy alta.

Se le llama resistividad al grado de dificultad que encuentran los electrones en sus desplazamientos

RESISTIVIDAD

. Se designa por la letra griega rho minúscula (ρ) y se mide en ohm por milímetro cuadrado partido de metro

(Ω•mm²/m).

Lluvia

Su valor describe el comportamiento de un material frente al paso de corriente eléctrica, por lo que da una idea de lo buen o mal conductor que es.

Un valor alto de resistividad indica que el material es mal conductor

Mientras que uno bajo indicará que es un buen conductor.

Generalmente la resistividad de los metales aumenta con la temperatura, mientras que la resistividad de los semiconductores disminuye ante el aumento de la temperatura.

Lluvia

La resistividad en función de la temperatura podría estimarse por medio

de la siguiente ecuación:

Donde se observa una relación entre la resistividad debido a la vibración térmica por efecto de la nueva temperatura y la resistividad a temperatura ambiente, la cual se ve afectada por el cambio de temperatura y el coeficiente térmico de la resistividad.

El fisico aleman George Simon Ohm Enunció la ley fundamental de las corrientes eléctricas (1827). Se dio su nombre a la unidad de resistencia eléctrica. Ley de Ohm:

la intensidad de la corriente que circula entre dos puntos

de un circuito es directamente proporcional a la tensión e

inversamente proporcional a las resistencias existentes entre los mismos. se puede

expresar matemáticamente en la siguiente ecuación:

Como resultado de su investigación, en la que

experimentaba con materiales conductores, Ohm llegó a

determinar que la relación entre voltaje y corriente era constante y

nombró a esta constante resistencia.

Ley de Ohm

Araceli

Circuito mostrando la Ley de Ohm: Una fuente

eléctripotencial. V, produce una corriente eléctrica I

cuando pasa a través de la resistencia R

Donde, empleando unidades del S.I. , Tenemos que:I = intensidad en amperios (A) V = diferencia de potencial en voltios (V) ó (U) R = resistencia en ohmios (Ω).

Ley de Ohm

Araceli

También conocida como ley de cargas tiene que ver con las cargas eléctricas de un material, es decir , depende de sus cargas sean negativas o positivas.

Ley de Coulomb

En la barra de la balanza, Coulomb

colocó una pequeña esfera cargada y a

continuación, a diferentes distancias, posicionó otra esfera

también cargada. Luego midió la fuerza entre ellas observando el ángulo que giraba la

barra.Dadas dos cargas puntuales y separadas una distancia en el vacío, se atraen o repelen entre sí con una fuerza cuya magnitud está dada por: Donde q1 y q2 son las cargas de dos materiales.

JESUS ALEJANDRO

Físico Francés Charles-Augustin de Coulomb

SEGÚN SU CONDUCTIVIDAD Y RESISTIVIDAD

Conductores : permiten el paso de la corriente fácilmente por ellos.

Semiconductores : se comportan como conductores o aislantes en determinadas circunstancias.

MICHELLE

Aislantes: no permiten fácilmente el paso de la corriente por ellos.

LOS MATERIALES SE CLASIFICAN EN:

Son los materiales que no conducen la electricidad, por lo que pueden ser utilizados como aislantes.

Algunos ejemplos de este tipo de materiales son:

vidrio, cerámica, plásticos, goma, mica, cera, papel, madera seca, porcelana, algunas grasas para uso industrial y electrónico y la baquelita.

Aislantes

MICHELLE

-Son los materiales que, puestos en contacto con un cuerpo cargado de electricidad, transmiten ésta a todos los puntos de su superficie.

Los mejores conductores eléctricos son los metales y sus aleaciones.

Conductores eléctricos.

MICHELLE

Para que un material que transporte electricidad sea asequible, debe ser barato y buen conductor eléctrico, por lo cual el cobre es ideal ya que reúne esas dos características. Por ello es el conductor más usado, como por ejemplo en los cables eléctricos de las casas.

El aluminio es también usado ocasionalmente con esa finalidad, pero no es tan buen conductor como el cobre.

En situaciones en las que el coste no es una objeción, como en los satélites espaciales, en los circuitos eléctricos se usa el oro y la plata porque son ligeramente mejores conductores que el cobre, aunque son mucho más caros.

Conductores eléctricos metálicos.

Alicia

Existen otros materiales, no metálicos, que también poseen la propiedad de conducir la electricidad, como son el grafito, las soluciones salinas y cualquier material en estado de plasma.

Sin embargo no hace falta que un material sea un metal para que conduzca la electricidad.

Cuando encendemos una luz fluorescente, algunos de los átomos en el gas se ionizan y pierden electrones. Esos electrones libres pueden moverse cuando es aplicado un voltaje.

Del mismo modo, si disolvemos sal en agua, habrá iones cargados flotando en el agua. Esos iones son libres de moverse, y en consecuencia pueden constituir una corriente eléctrica.

Tanto el agua salada como los gases ionizados son conductores no metálicos.

Alicia

Se comportan como conductores o aislantes en determinadas circunstancias.

Semiconductores

Algunos materiales, como el aire o el agua, son aislantes bajo ciertas condiciones pero no para otras.

El aire, por ejemplo, es aislante a temperatura ambiente pero, bajo condiciones de frecuencia de la señal y potencia relativamente bajas, puede convertirse en conductor.

El agua en la naturaleza tiene disueltas sales las cuales son

las culpables de la conductividad

eléctrica

El agua químicamente

pura es un aislante de la electricidad

Jezareli

También denominados como componentes de estado sólido, son los componentes "estrella" en casi todos los circuitos electrónicos.

Se obtienen a partir de materiales semiconductores, especialmente del silicio aunque para determinadas aplicaciones aún se usa germanio.

Componentes semiconductores

Jezareli