Propiedades eléctricas de los metales.

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1 Propiedades eléctricas de los metales.
UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANDER Propiedades eléctricas de los metales.

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Conductividad Se necesita optimizar las propiedades eléctricas de acuerdo a la función que desempeñe el dispositivo.

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Conductividad LEY DE OHM 𝑖= 𝑉 𝑅 i = intensidad de corriente eléctrica, A (amperios) V= diferencia de potencial, V (voltios) R= resistencia del hilo metálico, W (ohmios)  = resistividad eléctrica, (W*m)  = conductividad eléctrica, (W*m)-1 A= Área sección transversal (m2) l= longitud (m) 𝑅=𝜌 𝑙 𝐴 𝜎= 1 𝜌

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Conductividad

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Conductividad Otras relaciones que se deben recordar: P = Vi = i2R = i2/R Donde P es la potencia eléctrica en Watios (W).

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Conductividad

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Conductividad Factores que afectan la conductividad eléctrica  = r + t  = 0ºC (1 + TT)

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Conductividad Factores que afectan la conductividad eléctrica

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Conductividad

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Conductividad

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13 Propiedades magnéticas de los metales.
UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANDER Propiedades magnéticas de los metales.

14 Hierro (Fe), Cobalto (Co) Níquel (Ni).
El comportamiento magnético de un material depende de la estructura del material y, particularmente, de la configuración electrónica. sólo existen 3 elementos que se magnetizan al aplicarles un campo magnético: Hierro (Fe), Cobalto (Co) Níquel (Ni).

15 Propiedades Magnéticas Macroscópicas: son producto de los momentos magnéticos asociados con los electrones individuales. Cuando el electrón gira alrededor del núcleo, se convierte en una carga eléctrica en movimiento, por lo que se genera un momento magnético. Cada electrón gira alrededor de si mismo creando un momento magnético. El momento magnético neto de un átomo es la suma de los momentos magnéticos generados por los electrones. Si incluyen los momentos orbítales, de rotación, y el hecho de que los momentos pueden cancelarse.

16 Magnetismo: El magnetismo no es más que el fenómeno físico asociado con la atracción de determinados materiales; es decir por medio del cual los materiales ejercen fuerza de atracción o de repulsión sobre otros materiales. Las fuerzas magnéticas son producidas por el movimiento de partículas cargadas como los electrones, lo que indica la relación íntima entre electricidad y magnetismo. El marco unificado para estas dos fuerzas se llama la teoría electromagnética.

17 Como la magnetización de un material magnético es proporcional al campo aplicado, se define un factor de proporcionalidad llamado susceptibilidad magnética donde: Xm es la susceptibilidad magnética. M es la magnetización del sólido H es la intensidad o dirección del campo magnético

18 Propiedades magneticas
De acuerdo a sus propiedades magnéticas y cuando los materiales se someten a un campo magnético, estos se pueden clasificar en: Propiedades magneticas Diamagnéticos Paramagnéticos Ferromagnéticos Ferrimagnéticos

19 Diamagnéticos Los materiales diamagnéticos son débilmente repelidos por las zonas de campo magnético elevado. Cuando se someten a un campo, los dipolos se orientan produciendo campos magnéticos negativos, contrarios al campo aplicado. Los valores de susceptibilidad de estos materiales es pequeña y negativa y su permeabilidad próxima a la unidad. También estos materiales son una forma muy débil de magnetismo, la cual es no permanente y persiste no solamente cuando se aplica un campo externo.

20 PARAMAGNÉTICOS Los materiales paramagnéticos son débilmente atraídos por las zonas de campo magnético intenso. Se observa frecuentemente en gases. Los momentos dipolares se orientan en dirección al campo, y tiene permeabilidades próximas a la unidad y su susceptibilidad es pequeña pero positiva. Este efecto desaparece al dejar de aplicar el campo magnético. Es decir que el paramagnetismo se produce cuando las moléculas de una sustancia tienen un momento magnético permanente. En las sustancias paramagnéticas la susceptibilidad magnética es muy pequeña comparada con la unidad.

21 FERROMAGNÉTICOS curva de histéresis . .
Se caracterizan por ser siempre metálicos, y su intenso magnetismo no es debido a los dipolos. Este magnetismo puede ser conservado o eliminado según se desee, los 3 materiales ferromagnéticos son el hierro, el cobalto y el níquel. La causa de este magnetismo son los electrones desapareados de la capa , que presentan estos elementos. Como se ha indicado, los materiales ferromagnéticos afectan drásticamente las características de los sistemas en los que se los usa curva de histéresis

22 FERRIMAGNÉTICOS Es la base de la mayoría de los imanes metálicos de utilidad, los materiales magnéticos cerámicos se basan en un fenómeno ligeramente diferente. En cuanto a la histéresis, el comportamiento es básicamente el mismo. Sin embargo, la estructura cristalina de la mayoría de los materiales magnéticos cerámicos comunes implica un emparejamiento antiparalelo de los spines de los electrones, reduciendo por tanto el movimiento magnético neto que es posible alcanzar en los metales. Este fenómeno se distingue del ferromagnetismo mediante un nombre ligeramente diferente denominándose ferrimagnetismo.

23 Materiales magnéticos blandos: se denomina materiales magnéticos blandos a los materiales ferromagnéticos con paredes de dominios magnéticos que se mueven fácilmente cuando se aplica un campo; es decir, que se pueden desmagnetizar. Materiales magnéticos duros: son aquellos con menor movilidad de las paredes de los dominios, lo que los hace ideales como imanes permanentes y usados raramente en aplicaciones de potencia de corriente alterna.

24 Aplicaciones del Magnetismo
Numerosas aplicaciones de magnetismo y de materiales magnéticos se ha levantado en los últimos 100 años. Por ejemplo, el electroimán es la base del motor eléctrico y el transformador. La levitación magnética, que usa los imanes fuertes para permitir al tren flotar sobre la via para que no haya fricción entre el vehículo y las vias y no reducir la velocidad el tren.

25 Propiedades térmicas de los metales.
UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANDER Propiedades térmicas de los metales.

26 UNA "PROPIEDAD O CARACTERÍSTICA TÉRMICA" SE ENTIENDE COMO LA RESPUESTA DE UN MATERIAL AL SER CALENTADO.

27 Los materiales cambian sus propiedades con la temperatura
Los materiales cambian sus propiedades con la temperatura. En la mayoría de los casos las propiedades mecánicas y físicas dependen de la T° a la cual el material se usa o de la T° a la cual se somete el material durante su procedimiento.

28 -LA CAPACIDAD CALORÍFICA
-LA DILATACIÓN TÉRMICA -LA CONDUCTIVIDAD TÉRMICA -LA REFRACTARIEDAD (RESISTENCIA PIROSCÓPICA) SON PROPIEDADES MUY IMPORTANTES EN LA UTILIZACIÓN PRÁCTICA DE LOS MATERIALES Y, EN PARTICULAR, DE LOS MATERIALES REFRACTARIOS.

29 CAPACIDAD CALORÍFICA La capacidad calorífica de un cuerpo es el cociente entre la cantidad de energía calorífica transferida a un cuerpo o sistema en un proceso cualquiera y el cambio de temperatura que experimenta. En una forma menos formal es la energía necesaria para aumentar 1 K la temperatura de una determinada cantidad de una sustancia 

30 Se mide en unidades del julios/K (o también en cal/°C).
Para medir la capacidad calorífica bajo unas determinadas condiciones es necesario comparar el calor absorbido por una sustancia (o un sistema) con el incremento de temperatura resultante. La capacidad calorífica viene dada por: Donde: C es la capacidad calorífica, que en general será función de las variables de estado. Q es el calor absorbido por el sistema. ΔT la variación de temperatura Se mide en unidades del julios/K (o también en cal/°C).

31 CALOR ESPECIFICO El calor específico es una magnitud física que se define como la cantidad de calor que hay que suministrar a la unidad de masa de una sustancia o sistema termodinámico para elevar su temperatura en una unidad (kelvin o grado Celsius).

32 Se representa con la letra c minuscula
En donde:  Q  es la transferencia de energía en forma calorífica m es la masa del sistema (se usa una n cuando se trata del calor específico molar) y  T es el incremento de temperatura que experimenta el sistema.

33 DILATACION TERMICA Se denomina dilatación al aumento de longitud, volumen o alguna otra dimensión métrica que sufre un cuerpo físico debido al cambio de temperatura que se provoca en ella por cualquier medio.

34 Cuando aumentamos la temperatura de un cuerpo (sólido o líquido), aumentamos la agitación de las partículas que forman ese cuerpo. Esto causa un alejamiento entre las partículas, resultando en un aumento en las dimensiones del cuerpo (dilatación térmica).

35 Tipos de Dilatación Dilatación Lineal Dilatación Superficial Dilatación Volumétrica

36 Dilatación Lineal Más allá que la dilatación de un sólido suceda en todas las dimensiones, puede predominar la dilatación de apenas una de sus dimensiones sobre las demás. O aún, podemos estar interesados en una única dimensión del sólido. En este caso, tenemos la dilatación lineal (DL)

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38 Dilatación Superficial
La dilatación superficial corresponde a la variación del área de una placa, cuando sometida a una variación de temperatura. Las figuras a continuación, representan una placa rectangular a temperatura To a temperatura T >To.

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40 Dilatación Volumétrica
En este tipo de dilatación, vamos a considerar la variación del volumen, esto es, la dilatación en las tres dimensiones del sólido (longitud ancho y altura)

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42 CONDUCTIVIDAD TERMICA
La conductividad térmica es una propiedad física de los materiales que mide la capacidad de conducción de calor.

43 En otras palabras la conductividad térmica es también la capacidad de una sustancia de transferir la energía cinética de sus moléculas a otras moléculas adyacentes o a substancias con las que está en contacto. La conductividad térmica se mide en W/(K·m). Vatio/kelvin (metro)

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45 El calor se transmite de un lugar a otro de tres maneras diferentes:
Por conducción entre cuerpo sólidos en contacto Por convección en fluidos (líquidos o gases) Por radiación a través del medio en que la radiación pueda propagarse

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47 CONDUCCION Es el transporte de calor a través de una sustancia y tiene lugar cuando se ponen en contacto dos objetos a diferentes temperaturas. El calor fluye desde el objeto que está a mayor temperatura hasta el que la tiene menor. La conducción continúa hasta que los dos objetos alcanzan a la misma temperatura (equilibrio térmico).

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49 CONVECCION La convección tiene lugar cuando áreas de fluido caliente (de menor densidad) ascienden hacia las regiones de fluido frío. Cuando ocurre esto, el fluido frío (de mayor densidad) desciende y ocupa el lugar del fluido caliente que ascendió. Este ciclo da lugar a una continua circulación (corrientes convectivas) del calor hacia las regiones frías.

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51 RADIACION Tanto la conducción como la convección requieren la presencia de materia para transferir calor. La radiación es un método de transferencia de calor que no precisa de contacto entre la fuente de calor y el receptor.

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53 REFRACTARIEDAD La refractariedad es la resistencia al paso del calor.
Los materiales refractarios o aislantes son aquellos que pueden ser expuestos a altas temperaturas sin perder sus funciones a altas temperaturas y sin perder sus funciones.