Materiales dieléctricos Se denomina así a los materiales que no conducen la electricidad. Los materiales dieléctricos pueden ser definidos como aquellos que no poseen electrones libres en su estructura; en otras palabras, son aquellos que tienen sus electrones fuertemente ligados a los núcleos y que, por lo tanto, requerirían de un gran suministro de energía externa para desplazarlos de un átomo a otro.

Dieléctricos Responde a la acción de un campo eléctrico externo con desplazamientos infinitesimales de su carga positiva respecto de la carga negativa, generándose un conjunto alineado de dipolos eléctricos, fenómeno denominado polarización.

Dielectricos E = Eo + E' Donde Eo es el campo aplicado → → -> E = Eo + E' Donde Eo es el campo aplicado E' es el campo de polarizacion E es el campo total E = Eo – E Donde |E| = E |Eo| = Eo ; |E'| = E' En muchos materiales el campo de polarización crece proporcionalmente al campo aplicado E' = (1/kc) x Eo donde kc es la ctte dieléctrica

Constante Dieléctrica Es adimencional, mayor que uno y es una característica del material. No depende del tamaño ni la forma

Aplicación de una diferencia de potencial o de un campo eléctrico Electrostricción Aplicación de una diferencia de potencial o de un campo eléctrico Provoca la polarización del material, distorsión de átomos y moléculas y cambio de tamaño

Electroestricción la deformación producida en materiales electroestrictivos es proporcional al cuadrado del campo eléctrico aplicado

Electroestricción Los más conocidos son las cerámicas basadas en el plomo, magnesio, y niobato (PMN). Aunque las constantes electroestrictivas de los PMN son pequeñas, sus altos coeficientes dieléctricos dan lugar a grandes deformaciones.

Materiales piezoélectricos Al aplicar una presión sobre el material dieléctrico, este se contrae, sus átomos y moléculas cambian de tamaño y se forman dipolos eléctricos. Esta polarización produce, a su vez, una diferencia de potencial entre los extremos del material, que es lo que denominamos piezoelectricidad.

Materiales piezoelectricos Los materiales dieléctricos que muestran este comportamiento reversible son piezoeléctricos. El titanato de bario (BaTiO3) disoluciones sólidas de circonato de plomo (PbZrO3) y titanato de plomo (PbTiO3)

Ferroelectridad Un cristal con una estructura en la que los iones positivos no tienen una disposición simétrica con respecto a los negativos Puede dar lugar un momento dipolar neto y por tanto a una polarización espontanea en ausencia de campo.

Materiales Ferreléctricos Definimos un cristal ferroeléctrico como aquel que muestra un momento dipolar en ausencia de campo eléctrico exterior, y por debajo de una cierta temperatura, además es posible revertir la dirección de polarización aplicando campo eléctrico.

Ciclo de histéresis ferroeléctrica con Ec fuerza coercitiva y Ps polarización espontanea.

Temperatura de trancisión A la temperatura de transición la red se distorsiona espontáneamente hacia una estructura más complicada y de más baja simetría que posee un momento dipolar permanente.

Polarización espontánea del BaTiO3 de acuerdo a los cambios en la estructura cristalina

Propiedades magnéticas de los materiales Según las características magnéticas que presenten los materiales, se lo pueden clasificar en alguno de los siguientes grupos: Materiales ferromagnéticos Materiales paramagnéticos Materiales diamagnéticos

Ferromagnéticos Los materiales ferromagnéticos son materiales que pueden ser magnetizados permanentemente por la aplicación de campo magnético externo. Este campo externo puede ser tanto un imán natural o un electroimán. Son los principales materiales magnéticos, el hierro, el níquel, el cobalto y aleaciones de estos.

Materiales paramagnéticos Son materiales atraídos por imanes. No se convierten en materiales permanentemente magnetizados.

Ferromagnetismo Orientacion de los dominios magnéticos ante la aplicacion de un campo magnético H

Curva de histeresis Curvas de Magnetización (Azul) Curva de histéresis (rojo) Donde B inducción magnética H campo magnético Mr es la magnetización remanente Hc Campo cohersitivo

Ferromagnéticos Se denomina temperatura de Curie a la temperatura por encima de la cual un cuerpo ferromagnético pierde su magnetismo, comportándose como un material puramente paramagnético.

Materiales diamagnéticos No son atraídos por imanes, son repelidos y no se convierten en imanes permanentes. El fenómeno del diamagnetismo fue descubierto y nominado por primera vez en septiembre de 1845 por Michael Faraday cuando vio un trozo de bismuto que era repelido por un polo cualquiera de un imán; lo que indica que el campo externo del imán induce un dipolo magnético en el bismuto de sentido opuesto.

Materiales diamagneticos Algunos ejemplos de materiales diamagnéticos son: metálico, el hidrógeno, el helio, el cloruro de sodio, el cobre, el oro, el silicio, el germanio, el grafito, el bronce y el azufre.

Materiales diamagnéticos El grafito pirolítico, que tiene un diamagnetismo especialmente alto, se ha usa como demostración visual, ya que una capa fina de este material levita (por repulsión) sobre un campo magnético lo suficientemente intenso (a temperatura ambiente).