2 polarizacion

8/16/2019 2 Polarizacion

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POLARIZACIÓN EN LOS MATERIALES AISLANTES


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¿QUÉ ES LA POLARIZACIÓN DE LOS

MATERIALES AISLANTES?

El desplazamiento, bajo laacción de un campo eléctrico

externo, de las cargaseléctricas ligadas del dieléctrico

en la dirección de las fuerzasque actúan sobre ellas


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¿Qué diferencia ei!"e en"re #a $%#ari&aci'n de una !u!"ancia n%

$%#ar ( una $%#ar?


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Polarizaciónde las

sustanciasno polares

Prácticamente instantánea

Movimiento totalmente elástico

Sin disipación de energía


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Tipos de polarización de las sustancias

no polares

•Polarización electrónica

•Polarización iónica


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Polarización Electrónica

• Es el desplazamiento elástico de las cargasatómicas dentro del material

• El tiempo que tarda en establecerse estapolarización es de alrededor de 10-15 s

• El desplazamiento la de!ormación de lasórbitas electrónicas no dependen de la

temperatura

• "isminue al aumentar la temperatura debidoa la dilatación del cuerpo


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Polarización #ónica

• Es característica de los sólidos de estructuraiónica

• Se debe al desplazamiento de los iones$ unosrespecto a los otros

• El tiempo que tarda en establecerse estapolarización es entre 10-1% 10-1& s

• 'a temperatura la a!ecta mu poco$ aunque suincremento tiende a debilitar las !uerzas

elásticas interiónicas$ !acilitando la polarización(


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Polarización de

las sustanciaspolares

)o es instantánea

Movimiento inelástico

*on disipación de energía


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Tipos de polarización de las sustancias

polares

•Polarización dipolar de rela+ación

•Polarización iónica de rela+ación

•Polarización por migración

•Polarización espontánea


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Polarización "ipolar de ,ela+ación

-

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-

.

- .

-

.

-

.

-

.

- .

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-

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- .

-

.

Material en ausencia de un campo eléctrico


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- .

- .

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- .

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.

--

-

-

-

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-

-

-

-

-

--

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-

-

Material en presencia de un campo eléctrico

.


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EFECTO DE LA TEMPERATURA

Primero aumenta con el incremento de la

temperatura$ debido a la disminución de laviscosidad del material$ pero si el incremento de

la temperatura contin/a$ el movimiento trmico

caótico de los dipolos limita el proceso de

orientación de los mismos$ disminuendo así lapolarización


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EFECTO DE LA FRECUENCIA DEL CAMPO ELÉCTRICO

*ampos de *" "isminue con el tiempo de

!orma e2ponencial

*ampos de *3 *recerá inicialmente con la

!recuencia$ pero comenzará a disminuir a partir

de aquella !recuencia en que los dipolos no seancapaces de seguir el movimiento oscilatorio que

les impone el campo elctrico$ llegando incluso a

desaparecer


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Polarización #ónica de ,ela+ación

'os iones dbilmente ligados de la sustancia que

están recibiendo el e!ecto del campo elctrico

e2terno reciben además impulsos trmicos

caóticos que pueden coincidir con la dirección delcampo elctrico( Estos iones tienden a separarse

sin romper la estructura$ lo que da lugar a un

desplazamiento neto de las cargas ligadas con

ello a una corriente elctrica en el cuerpo aislante


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Polarización #ónica de ,ela+ación

• "epende de la !recuencia del campo elctrico

de la temperatura

• Produce prdidas


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Polarización por Migración

• Se mani!iesta en los sólidos de estructura no4omognea cuando las 4eterogeneidades son

macroscópicas e2isten impurezas

• Esta polarización se produce con !recuencias ba+ase implica una dispersión considerable de energía

elctrica


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Polarización Espontánea

• Se presenta en algunos materiales especialesdenominados !erroelctricos

• a+o la acción del campo elctrico los dominios seorientan$ lo que acarrea una cierta de!ormación en

la estructura molecular de la sustancia

• Produce prdidas considerables a que elmovimiento es poco elástico


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PERMITIVIDAD DE LAS SUSTANCIASAISLANTES


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Ley de Coulomb

Donde:

q1·q2 - Dos cargas puntuales

r- Distancia que separa dichas cargasR

o - Vector unitario dirigido según la recta que liga las cargas

ε - Parámetro adimensional que caracteria dicho dieléctrico sedenomina permiti!idad relati!a o permiti!idad

εo - "onstante dieléctrica del !ac#o $%&'()·1*-12$+,m

+. ·/o

q1·q2

ε·εo·)·0·r 2


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Campo Eléctrico

'a acción de este campo sobre las partículasligadas de la sustancia aislante da lugar al

!enómeno de la polarización$ que es una propiedad

intrínseca de las sustancias aislantes

. q

+

. ·/oq

ε·εo·)·0·r 2


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Intensidad de laolarización

P.e·εo·Donde:e - 3uscepti4ilidad dieléctrica

!esplazamiento

D.εo·5PD.εo· ε ·

εo· ε ·.ε

o·5P


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emiti"idad

εo· ε ·.εo·5e·εo·

ε .15e


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#alores de ermiti"idad de $lgunas%ustancias

Sustancia Permitividad Estado

Aire 1,00059 Gas

Hidrógeno 1,000! "#$%geno 1,00055 "

&etrac'oruro de car(ono ,) *%+uido

Aceite ara transormador ,5 "

Porce'ana . - / Só'idoa+ue'ita ),/ "

&e'ón ,1 "


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¿ CU)L ES LA *ORMA PR)CTICA DE MEDIR LAMA+NITUD DE LA PERMITI,IDAD EN LOS

MATERIALES AISLANTES?

".ε·"o

#$C&' *o$I%L$(

)E*

ε ."

"o


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¿CU)L ES LA IMPORTANCIA DE LAPERMITI,IDAD EN LOS MATERIALES

AISLANTES?¿QUÉ INDICA LA MA+NITUD DE LA MISMA?

•'a permitividad es el parámetro que cuanti!ica lamagnitud de los di!erentes tipos de polarizaciones

que se presentan en un dielctrico$ constituendo

una propiedad de los mismos


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VARIACIÓN DE LA PERMITIVIDAD CON

LA FRECUENCIA Y LA TEMPERATURA


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6 783 D97:";/9"83 68 P87


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En los dielctricos no polares la permitividad es

independiente de los cambios de !recuencia del

campo elctrico aplicado


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6 783 D97:";/9"83 P87


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En los dielctricos polares$ 4asta una !recuencia ! 0

la permitividad permanece prácticamente

constante$ pero para !recuencias superiores

comienza a disminuir 4asta alcanzar un valor

constante que es el que le corresponde a las

polarizaciones electrónica e iónica que son

independientes de la !recuencia


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Donde:

- "onstante de =oltman; - ;emperatura a4solutar - /adio de la moléculaη - Viscosidad dinámica de la sustancia

> o.·;

'·0·?·r @


32/34

> o

ε∞

ε

>

> o - +recuencia cr#tica&

ε∞- Permiti!idad independiente de la >recuencia&

Dependencia de la permiti!idad de la >recuencia


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ε∞

ε

>

VariaciAn de la permiti!idad con la >recuencia en undieléctrico que posee todos los tipos de polariaciAn&


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VariaciAn de la permiti!idad con la temperatura parados >recuencias di>erentes

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