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'''TEMA 3.1.1 PROPIEDADES ELÉCTRICAS DE LOS MATERIALES --FANHYCTS (talk) 23:44, 2 June 2020 (UTC)

Conductividad, no conductividad, semiconductividad, superconductividad, efecto fotovoltaico, Ferro electricidad, piezoelectricidad. Como sabemos existen materiales capaces de conducir corriente eléctrica mejor que otros. generalizando, se dice que los materiales que presentan poca resistencia al paso de la corriente eléctrica son conductores. Analógicamente, los que ofrecen mucha resistencia al paso de esta, son llamados aislantes. no existe un aislante perfecto y prácticamente tampoco un conductor perfecto. También existen los semiconductores, la diferencia de cada grupo es su estructura atómica. los conductores son, generalmente, metales esto se debe a que dichos poseen pocos átomos en sus últimas orbitas y, por lo tanto, tienen tendencia de perderlos con facilidad.

1.-CONDUCTIVIDAD

La conductividad se refiere generalmente a una propiedad eléctrica, pero puede también referirse a la transferencia térmica o acústica. Determinar la conductividad es complejo; decir que los materiales más densos son más conductores es demasiado simplista, ya que al aumentar la densidad puede acortar la distancia entre los átomos de transporte de energía, por un lado, y aumentar la amortiguación por el otro. Se refiere a cargar la movilidad en un campo eléctrico, que aumenta a medida que desciende la temperatura; los metales son particularmente buenos conductores, ya que sus enlaces permiten que los electrones exteriores deambulen más libremente.

La conductividad eléctrica es lo contrario a la resistividad, es decir, la resistencia al paso de la electricidad de los materiales. Hay entonces buenos y malos conductores eléctricos, en la medida en que sean más o menos resistentes. Todos los metales son conductores, especialmente los metales nobles tales como platino, oro o plata; aunque su gran inconveniente es el precio. por este motivo se recurre a otros materiales que también conducen la electricidad suficientemente bien y son más económicos como el cobre y el aluminio.

El símbolo para representar la conductividad es la letra griega sigma (σ) y su unidad de medición es el siemens por metro (s/m) o ω−1·m−1. para su cálculo se suelen tomar en cuenta también las nociones de campo eléctrico (e) y densidad de corriente de conducción (j), de la siguiente manera: j = σe, de donde: σ = j/e la conductividad varía dependiendo del estado en que se encuentre la materia. en los medios líquidos, por ejemplo, dependerá de la presencia de sales (iones) en ellos, ya que se forman en su interior electrolitos que responden con facilidad a un campo eléctrico. en cambio, los sólidos presentan una estructura atómica mucho más cerrada y con menor movimiento, así que la conductividad dependerá de la nube de electrones compartidos por bandas de valencia, la cual varía según la naturaleza atómica de la materia: los metales serán buenos conductores eléctricos y los no metales, en cambio, buenos resistentes (o aislantes, como el plástico). Ejemplo: Los suelos en general presentan distinta conductividad eléctrica, dependiendo de diversos factores como la irrigación hídrica o la cantidad de sales que presenten los suelos más salinos serán mejores conductores eléctricos que los menos salinos, y esta distinción está determinada muchas veces por la cantidad de agua que reciben (ya que el agua puede “lavar” las sales del suelo). 2.- NO CONDUCTIVIDAD

Los materiales que no conducen la electricidad se llaman aislantes como por ejemplo los plásticos, el vidrio o la madera. En este caso los electrones están fuertemente unidos al núcleo. en la medida que muchos tipos de elementos funcionan como buenos conductores, existirán otros que no lo hacen, siendo funcionales para otras acciones cotidianas e industriales. La condición de aislante de un material no hace que no deje pasar nada de electricidad, pero los electrones que pasan lo hacen con una fuerza 2,5*1024 veces menor que en el caso de los buenos conductores eléctricos, como la plata o el cobre.

Es habitual que los materiales aislantes se utilicen para evitar el contacto de dos partes conductoras entre sí, o bien para proteger a las personas frente a las tensiones eléctricas: se destacan aquí los protectores para niños que se colocan generalmente en los enchufes, atento el riesgo de la exposición de los dedos a la corriente. los materiales aislantes pueden pertenecer a dos grandes grupos, que son los inorgánicos y los orgánicos. Dentro de los primeros se encuentran todos los que antiguamente se desempeñaban como fundamentales en los comienzos de la electrotécnica: el mármol es un ejemplo, casi no aplicado en la actualidad. los aislantes cerámicos, sin embargo, son un grupo muy grande de sustancias que tienen una funcionalidad diferente para cada caso. Los aislantes que no pertenecen a la categoría de los inorgánicos son los orgánicos, que podrán ser naturales como artificiales, limitando este grupo a los plásticos sintéticos, uno de los aislantes que se utilizan con mayor frecuencia. ejemplos de materiales aislantes. • madera: conductora por tener sales y humedad. utilizada frecuentemente en diferentes estructuras y postes. • silicato: material aislante, presente fundamentalmente en aisladores. puede venir como silicato alumínico (en porcelana dura) o como silicato magnésico (en esteatita o forsterita). en el primer caso es un buen soporte para conductores de caldeo. • arcilla expandida: se obtiene a partir de la arcilla natural, y se utiliza como agregado en morteros y hormigones, mejorando la capacidad aislante en diferentes sectores de la construcción. • cerámicas de óxidos: funcional para aislamiento de bujías, o bien para ser utilizado a altas temperaturas. • vidrio: aislante de corta y mediana tensión, que no absorbe la humedad, pero está propenso a golpes y roturas.

3.- SEMICONDUCTIVIDAD

Un material es semiconductor cuando se comporta o bien como conductor o bien como aislante, según el campo eléctrico en el que se encuentre. no es tan buen conductor como un metal, pero no es aislante. bajo determinadas condiciones los elementos conductores permiten la circulación de corriente eléctrica en un único sentido. Ejemplos según su pureza ✓ Semiconductores intrínsecos: cuando un material es semiconductor intrínseco es capaz de transmitir electricidad en estado puro, es decir, sin impurezas ni átomos de otro tipo en su estructura. ✓ Semiconductores extrínsecos: se diferencia del semiconductor intrínseco porque contiene un pequeño porcentaje de impurezas (elemento trivalente o pentavalentes). a la estructura molecular cristalina del silicio o del germanio se le puede introducir cierta alteración para que permitan el paso de la corriente eléctrica en una sola dirección. el proceso de aplicación de impurezas se denomina “dopado”. ✓ Semiconductor tipo n: se añade material dopante para aumentar la cantidad de electrones libres, permitiendo así la conducción de la carga eléctrica. sin embargo, el semiconductor tipo n no es tan buen conductor como un cuerpo metálico conductor. ✓ Semiconductor tipo p: en lugar de agregarse material dopante que aumente la cantidad de electrones, se agrega al material átomos o impurezas trivalentes que, al unirse a los átomos del semiconductor, crean huecos (la falta de un electrón). así, el material se vuelve conductor con carga positiva. Para que un semiconductor tenga mayor conductividad, además de administrar el dopaje se le puede elevar la temperatura o bien incrementar la iluminación. ➢ funciones ✓ Rectificar la corriente alterna: uniendo semiconductores de tipo n y p, el desequilibrio electrónico (entre electrones y huecos) crea un voltaje. ✓ Detectar señales de radio. ✓ Amplificar señales de corriente eléctrica. ✓ Transistores de unión bipolar: interruptores o amplificadores que funcionan en unidades de procesamiento central de computadoras.

✓ Transistores de efecto de campo: se utilizan para almacenar la información (son la memoria de las computadoras). ✓ Termistores: sensores de temperatura. ✓ Transductores de presión: la presión permite que aumente la conductividad. EJEMPLOS DE SEMICONDUCTORES ➢ ELEMENTOS:

CADMIO: METAL. BORO: METALOIDE ALUMINIO: METAL GALIO: METAL INDIO: METAL GERMANIO: METALOIDE SILICIO: METALOIDE

FÓSFORO: NO METAL ARSÉNICO: METALOIDE ANTIMONIO: METALOIDE AZUFRE: NO METAL SELENIO: NO METAL TELURIO: METALOIDE

➢ ORGÁNICOS:

ANTRACENO NAFTALENO FTALOCIANINAS

HIDROCARBUROS POLINUCLEARES POLÍMEROS

4.- SUPERCONDUCTIVIDAD

Los materiales superconductores son aquellos que al ser enfriados dejan de ejercer resistencia al paso de corriente eléctrica, lo que dicho de otra manera implica que tienen capacidad de adquirir corriente eléctrica incluso sin resistencia. La resistencia de un superconductor, a diferencia de lo que ocurre en los conductores ordinarios como el oro y la plata, desciende bruscamente a cero cuando el material se enfría por debajo de su temperatura crítica: una corriente eléctrica que fluye en una espiral de cable superconductor puede persistir indefinidamente sin fuente de alimentación. ➢ Clasificación

Una clasificación adicional que se hace respecto a estos elementos es la que los divide según puedan o no apantallar totalmente el campo magnético de su interior: los llamados superconductores de tipo i tienen un campo crítico tan pequeño que no se pueden desarrollar aplicaciones tecnológicas con ellos, mientras que los superconductores de tipo ii permiten que el campo magnético penetre en su interior sin dejar de pertenecer al grupo: este comportamiento se mantiene incluso para campos cuyo valor puede multiplicar varias veces al campo magnético terrestre. ➢ Métodos de obtención La obtención de materiales superconductores está sujeta, por el momento, a conseguir temperaturas extremadamente bajas, por lo que habitualmente se recurre a elementos como el helio líquido, habitualmente involucrando la construcción de electroimanes muy potentes para resonancia magnética nuclear, lo que implica un costo muy elevado para este tipo de experimentos. ➢ Ejemplos de materiales superconductores CARBONO (SUPERCONDUCTOR EN UNA FORMA MODIFICADA) CROMO (SUPERCONDUCTOR EN UNA FORMA MODIFICADA) LITIO BERILIO TITANIO VANADIO OXÍGENO (SUPERCONDUCTOR BAJO CONDICIONES ALTAS DE PRESIÓN) IRIDIO TECNECIO RENIO INDIO TALIO CINC CADMIO

AZUFRE (SUPERCONDUCTOR BAJO CONDICIONES ALTAS DE PRESIÓN) SELENIO (SUPERCONDUCTOR BAJO CONDICIONES ALTAS DE PRESIÓN) OSMIO ESTRONCIO (SUPERCONDUCTOR BAJO CONDICIONES ALTAS DE PRESIÓN) BARIO (SUPERCONDUCTOR BAJO CONDICIONES ALTAS DE PRESIÓN) BORO (SUPERCONDUCTOR BAJO CONDICIONES ALTAS DE PRESIÓN) WOLFRAMIO TANTALIO

FÓSFORO (SUPERCONDUCTOR BAJO CONDICIONES ALTAS DE PRESIÓN) MERCURIO ARSÉNICO (SUPERCONDUCTOR BAJO CONDICIONES ALTAS DE PRESIÓN) BROMO (SUPERCONDUCTOR BAJO CONDICIONES ALTAS DE PRESIÓN) CIRCONIO URANIO NIOBIO MOLIBDENO

RUTENIO RODIO CALCIO (SUPERCONDUCTOR BAJO CONDICIONES ALTAS DE PRESIÓN) SILICIO (SUPERCONDUCTOR BAJO CONDICIONES ALTAS DE PRESIÓN) AMERICIO ALUMINIO GALIO ESTAÑO PLOMO BISMUTO

5.- EFECTO FOTOVOLTAICO

Efecto fotovoltaico empieza en 1878, de la mano de Alexander Edmond bequerel, y continúa hasta nuestros días. hablamos de la energía solar fotovoltaica. un tipo de energía renovable con un gran potencial en nuestro país, debido a la cantidad de horas de radiación solar de las que disponemos cada año, amenazada entre otros factores, por un peaje de respaldo aún latente, pues todavía está pendiente de aprobación el rd que lo regula. teniendo en cuenta que los combustibles convencionales se acaban, además de su impacto negativo en el medio ambiente. ¿En qué consiste el efecto fotovoltaico? la energía solar, como todos sabemos, es una fuente de energía limpia que se puede transformar en energía eléctrica. los paneles fotovoltaicos es el medio utilizado para ello, mediante la captación de la radiación solar directa principalmente, y en menor medida, la radiación solar difusa. La cantidad de energía captada, por un panel de células fotovoltaicas, dependerá, por lo tanto, de las condiciones meteorológicas, y sobre todo de su orientación respecto de los rayos solares: perpendicular en todo momento, para conseguir el máximo aprovechamiento.

La transformación de energía solar, en energía eléctrica, se debe al efecto fotovoltaico. este efecto convierte la luz en electricidad, a través de un medio. el medio empleado consiste en un material que absorbe los fotones de la luz - energía-, y posteriormente emite electrones. estos electrones se desplazan intercambiando posiciones, y produciendo una corriente eléctrica. Los materiales que se utilizan en la fabricación de células fotovoltaicas que contienen los módulos solares, el silicio, por ejemplo, son materiales semiconductores, que cuando captan la radiación solar -fotones- liberan dichos electrones, los cuales circulan de forma permanente por el material, debido a la presencia de un campo eléctrico.

6.- FERROELECTRICIDAD

Los ferroeléctricos son materiales que presentan una polarización espontánea dieléctrica ps, cuya dirección se puede cambiar de forma reversible por un campo transitorio adecuado. el momento dipolar eléctrico m = psv asociado con ps en un volumen v resulta, o bien en un desplazamiento de los centros de carga respecto a la otra, o en una alineación de los dipolos existentes, o en una combinación de estos efectos. las dos formas límite de ferroeléctricos se clasifican como de tipo desplazativo y de tipo orden - desorden, respectivamente. el cambio reversible en la dirección de ps en el caso del tipo desplazativo requiere la existencia de al menos dos disposiciones distintas físicamente equivalentes de átomos o iones, mientras que en el caso del tipo orden - desorden se requiere al menos dos orientaciones equivalentes de dipolos moleculares. el estado ferroeléctrico es, por regla general, observado sólo debajo de una temperatura tc, llamada punto de curie, que es característica del material particular. Las transiciones de fase estructurales son en general conocidas como ferrodistorsivas si no se produce ningún cambio en la periodicidad del volumen durante la transición, y específicamente se llaman ferromagnéticas, ferroeléctricas o ferroelásticas si el parámetro de orden (primario) es la magnetización, la polarización, o una deformación elástica, respectivamente. las sustancias ferroeléctricas habitualmente son clasificadas en familias de acuerdo con consideraciones químicas y estructurales, aunque este enfoque no

distingue ni el tipo (orden-desorden o desplazativo) ni la naturaleza (ferroeléctrica - antiferroeléctrica, propio - impropio) de la transformación de fase. en la actualidad, los compuestos puros conocidos con propiedades ferroeléctricas son de unos doscientos, que se clasifican en unas cuarenta familias. además, hay numerosos sistemas mixtos, incluyendo muchos materiales de importancia comercial. un breve estudio de los datos de característica se da en la siguiente tabla.

7.- PIEZOELECTRICIDAD

El efecto piezoeléctrico describe la relación entre una tensión mecánica y un voltaje eléctrico en sólidos. es la capacidad de ciertos materiales minerales, cerámicas y algunos polímeros para producir una carga eléctrica en respuesta a un esfuerzo mecánico aplicado. también puede observarse el efecto inverso, en el que los materiales piezoeléctricos se deforman por la aplicación de un campo eléctrico. En el efecto piezoeléctrico directo, la compresión y la expansión de un material genera cargas eléctricas opuestas sobre las caras respectivas de la muestra. en el efecto piezoeléctrico inverso, la aplicación de un voltaje a un material piezoeléctrico produce una cierta deformación. Los materiales piezoeléctricos monocristalinos se siguen desarrollando, los materiales piezoeléctricos más utilizados son los materiales cerámicos policristalinos y los polímeros. estos materiales presentan carácter piezoeléctrico después de haber sido sometidos a unapolarización artificial. la cerámica piezoeléctrica más empleada se denomina titanato zirconato de plomo (pzt). su composición química es pbx (tizr)1-xo3. una de las composiciones comercialmente más típicas contiene aproximadamente el 47% de pbtio3 y el 53% de pbzro3.

FANHYCTS (talk) 23:44, 2 June 2020 (UTC)Bibliografias DOHRMAN, PAUL. (2020). ¿QUE ES CONDUCTIVIDAD? 23/04/2020, DE

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MARÍA ESTELA RAFFINO. (11 DE OCTUBRE DE 2019.). "CONDUCTIVIDAD ELÉCTRICA". 23/04/2020, DE CONCEPTO.DE SITIO WEB: HTTPS://CONCEPTO.DE/CONDUCTIVIDAD-ELECTRICA/ ENCICLOPEDIA DE EJEMPLOS (2019). "MATERIALES AISLANTES".

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