3.1-CONDUCTORES
Un conductor eléctrico es un material que ofrece poca
resistencia al movimiento de la carga eléctrica.
Son materiales cuya resistencia eléctrica al paso de la electricidad es
muy baja. Los mejores conductores eléctricos son metales, como el cobre, el oro, el hierro y el aluminio, y sus aleaciones, aunque existen otros materiales no
metálicos que también poseen la propiedad de conducir la electricidad, como el grafito o las disoluciones y soluciones salinas (por
ejemplo, el agua de mar) o cualquier material en estado de plasma.
Para el transporte de energía eléctrica, así
como para cualquier instalación de uso doméstico o industrial, el mejor
conductor es el cobre (en forma de cables de uno o
varios hilos). Aunque la plata es el mejor conductor, pero debido a
su precio elevado no se usa con tanta frecuencia. También se puede usar el
aluminio, metal que si bien tiene una conductividad eléctrica del orden del 60% de la del cobre, es
sin embargo un material tres veces más ligero, por lo que su empleo está más
indicado en líneas aéreas que en la transmisión de energía eléctrica en las redes de alta tensión. A diferencia de lo que mucha gente
cree, el oro es levemente peor conductor que el
cobre; sin embargo, se utiliza en bornes de baterías y conectores eléctricos
debido a su durabilidad y “resistencia” a la corrosión.
Aplicaciones de los
conductores:
§ *Conducir la electricidad de un punto a otro
(pasar electrones a través del conductor; los
electrones fluyen debido a la diferencia
de potencial).
§ *Crear campos electromagnéticos al constituir bobinas y electroimanes.
§ *Modificar la tensión al constituir transformadores.
A. EJEMPLOS DE CONDUCTORES:
* Latón
* Aluminio
* Bronce
* Acero
*Metal galvanizado
* Hierro
* Cobre
3.2-SEMICONDUCTORES
Semiconductor es un elemento que se comporta como un conductor o como un aislante dependiendo de diversos factores, como por ejemplo el campo
eléctrico o magnético, la presión, la radiación que le incide, o la temperatura
del ambiente en el que se encuentre.
Tipos de semiconductores
Semiconductores
intrínsecos
Es un cristal de silicio o germanio que forma
una estructura tetraédrica similar del carbono mediante enlaces covalentes entre
sus átomos, en la figura representados en el plano por simplicidad. Cuando el
cristal se encuentra a temperatura ambiente algunos electrones pueden absorber
la energía necesaria para saltar a la banda de conducción dejando el correspondiente hueco en la banda de valencia (1). Las energías requeridas, a
temperatura ambiente, son de 1,12 eV y 0,67 eV para el silicio y el
germanio respectivamente.
Semiconductores
extrínsecos
Si a un semiconductor intrínseco, como el
anterior, se le añade un pequeño porcentaje de impurezas,
es decir, elementos trivalentes o pentavalentes, el semiconductor se denomina
extrínseco, y se dice que está dopado. Las impurezas deberán formar parte de la
estructura cristalina sustituyendo al correspondiente átomo de silicio.
Semiconductor
tipo N
Un Semiconductor tipo N se obtiene llevando a cabo un proceso
de dopado añadiendo un cierto tipo de átomos al
semiconductor para poder aumentar el número de portadores de carga libres (en este caso negativos o electrones).
Cuando se añade el material dopante, aporta
sus electrones más débilmente vinculados a los átomos del semiconductor. Este
tipo de agente dopante es también conocido como material donante,
ya que da algunos de sus electrones.
El propósito del dopaje tipo n es el de producir abundancia de
electrones portadores en el material. Para ayudar a entender cómo se produce el dopaje tipo n considérese el caso del silicio (Si).
Los átomos del silicio tienen una valencia atómica de cuatro, por lo que se forma un enlace covalente con
cada uno de los átomos de silicio adyacentes.
Semiconductor
tipo p
Un Semiconductor tipo P se obtiene llevando a cabo un proceso
de dopado, añadiendo un
cierto tipo de átomos al semiconductor para poder aumentar el número de
portadores de carga libres (en este caso positivos o huecos).
Cuando se añade el material dopante libera
los electrones más débilmente vinculados de los átomos del semiconductor. Este
agente dopante es también conocido como material aceptor y
los átomos del semiconductor que han perdido un electrón son conocidos como huecos.
El propósito del dopaje tipo P es el de crear abundancia de
huecos. En el caso del silicio, un átomo tetravalente (típicamente del grupo 14
de la tabla periódica) se le une un átomo con tres electrones de valencia,
tales como los del grupo 13 de la tabla periódica (ej. Al, Ga, B, In), y se
incorpora a la red cristalina en el lugar de un átomo de silicio, entonces ese
átomo tendrá tres enlaces covalentes y un hueco producido que se encontrará en
condición de aceptar un electrón libre.
Así los dopantes crean los "huecos". No obstante, cuando cada
hueco se ha desplazado por la red, un protón del átomo situado en la posición
del hueco se ve "expuesto" y en breve se ve equilibrado como una
cierta carga positiva.
3.3- AISLANTES
El aislamiento eléctrico se produce cuando se cubre un elemento
de una instalación eléctrica con
un material que no es conductor
de la electricidad, es decir, un material que resiste el paso de la corriente a través del elemento que alberga y lo
mantiene en su desplazamiento a lo largo del semiconductor. Dicho material se
denomina aislante eléctrico.
La diferencia de los distintos materiales es
que los aislantes son materiales que presentan gran resistencia a que las cargas que lo forman se desplacen y los
conductores tienen cargas libres y que pueden moverse con facilidad.
De acuerdo con la teoría moderna de la materia (comprobada
por resultados experimentales), los átomos de la
materia están constituidos por un núcleo cargado positivamente,
alrededor del cual giran a gran velocidad cargas eléctricas negativas. Estas cargas negativas, los
electrones, son indivisibles e idénticas para toda la materia.
En los elementos llamados conductores,
algunos de estos electrones pueden pasar libremente de un átomo a otro cuando
se aplica una diferencia de potencial (o tensión
eléctrica) entre los extremos
del conductor
Ley de Ohm:
El voltaje hace que la electricidad fluya
a lo largo de los alambres de cobre, mientras que el aislamiento que cubre dichos alambres
ejercen una resistencia al paso de corriente, que es mucho
menor a lo largo del alambre.
Al aplicar la ley de Ohm al alambre, tendremos que a menor resistencia del alambre, se
tendrá más corriente con el mismo voltaje. Es importante tener presente que
ningún aislamiento es perfecto (su resistencia no es infinita), de modo que
cierta cantidad de electricidad fluye a lo largo del aislamiento a través de la
tierra. Esta corriente puede ser de millonésimas de amperios, pero se debe
medir con un buen instrumento de prueba de aislamiento, como el megóhmetro, popularmente conocido como «Megger».
Ejemplos de aislantes eléctricos
Teflón- Mylar
- Cerámica
- Losa
- Plástico
- Cuarzo
- Vidrio
- Porcelana
- Madera
- Mica
- Hule
- Minerales
Ejemplos de aislantes térmicos
Aluminio- Vacío
- Algodón
- Arlita
- Corcho
expandido
- Polietilenoxpandido
- Espuma de vidrio
- Aerogel
- Lana de
vidrio
- Virutas de
madera
- Fibra de
madera
- Vermiculita
- Lana
mineral o lana de roca
- Lino
- Espuma de
resina fenólica
- Cáñamo
- Placas de
perlita expandida
- Espuma
elastomérica
- Polietileno
extruido
- Escanda
- Film
alveolar de polietileno
- Espuma de
poliuretano
- Celulosa
- Espuma
celulósica
- Losas de
lana de madera
- Pellas de
cereales
- Algas
- Paja
- Espuma de
polietileno
La conductividad eléctrica es la medida de la capacidad (o de la
aptitud) de un material o sustancia para dejar pasar (o dejar
circular) libremente la corriente eléctrica. La conductividad depende de la
estructura atómica y molecular del material. Los metales son
buenos conductores porque tienen una estructura con muchos electrones con
vínculos débiles, y esto permite su movimiento. La conductividad también
depende de otros factores físicos del propio material, y de la temperatura.
La conductividad es la inversa de la resistividad; por
tanto, , y su unidad es el S/m (siemens por metro) o Ω−1·m−1.
Usualmente, la magnitud de la conductividad (σ) es la
proporcionalidad entre el campo eléctrico y la
densidad de corriente de conducción :
Conductividad en diferentes medios
Los mecanismos de conductividad difieren entre los tres estados de la
materia. Por ejemplo en los sólidos los átomos como tal no son libres de
moverse y la conductividad se debe a los electrones. En los metales existen
electrones cuasi-libres que se pueden mover muy libremente por todo el volumen,
en cambio en los aislantes, muchos de ellos son sólidos iónicos.
Conductividad
en medios líquidos
La conductividad
electrolítica en medios
líquidos (Disolución) está relacionada con la presencia de sales en solución, cuya disociación genera iones positivos y negativos capaces de
transportar la energía eléctrica si se somete el líquido a un campo eléctrico. Estos conductores iónicos se denominan electrolitos o conductores electrolíticos.
Conductividad
en medios sólidos
Según la teoría de bandas de energía en sólidos cristalinos, son
materiales conductores aquellos en los que las bandas de valencia y conducción
se superponen, formándose una nube de electrones libres
causante de la corriente al someter al material a un campo eléctrico. Estos
medios conductores se denominan conductores eléctricos.
SUPERCONDUCTIVIDAD
Se denomina superconductividad a la capacidad intrínseca que
poseen ciertos materiales para conducir corriente eléctrica sin resistencia ni pérdida de energía en
determinadas condiciones. Fue descubierto por el físico neerlandés Heike Kamerlingh Onnes el 8 de abril de 1911 en Leiden.
La resistividad eléctrica de un conductor metálico disminuye gradualmente a
medida que la temperatura se
reduce. Sin embargo, en los conductores ordinarios, como el cobre y la plata, las impurezas y otros defectos producen un valor
límite. Incluso cerca de cero absoluto una
muestra de cobre muestra una resistencia no nula. La resistencia de un
superconductor, en cambio, 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. Al
igual que el ferromagnetismo y
las líneas espectrales atómicas,
la superconductividad es un fenómeno de la mecánica cuántica.
La superconductividad ocurre en una gran variedad de
materiales, incluyendo elementos simples como el estaño y el aluminio, diversas aleaciones metálicas y algunos semiconductores fuertemente dopados. La
superconductividad, normalmente, no ocurre en metales nobles como
el cobre y la plata, ni en la mayoría de los metales ferromagnéticos. Pero
en ciertos casos, el oro se clasifica como superconductor; por
sus funciones y los mecanismos aplicados.
Comportamiento
magnético
Expulsión
del campo magnético.
Aunque la propiedad más sobresaliente de los
superconductores es la ausencia de resistencia, lo cierto es
que no podemos decir que se trate de un material de conductividadinfinita, ya
que este tipo de material por sí sólo no tiene sentido termodinámico. En
realidad un material superconductor de tipo I es perfectamente diamagnético. Esto hace que no permita que penetre en el
campo, lo que se conoce como efecto Meissner.
Cuando a un superconductor
de tipo II le aplicamos un campo magnético externo débil lo
repele perfectamente. Si lo aumentamos, el sistema se vuelve inestable y
prefiere introducir vórtices para
disminuir su energía. Éstos van aumentando en número colocándose en redes de
vórtices que pueden ser observados mediante técnicas adecuadas. Cuando el campo
es suficientemente alto, el número de defectos es tan alto que el material deja
de ser superconductor. Éste es el
campo crítico que hace que
un material deje de ser superconductor y que depende de la temperatura.
Cómo obtener materiales superconductores
Debido a las bajas temperaturas que se
necesitan para conseguir la superconductividad, los materiales más comunes se
suelen enfriar con helio líquido
(el nitrógeno líquido sólo es útil cuando se manejan superconductores de alta
temperatura). El montaje necesario es complejo y costoso, utilizándose en muy
contadas aplicaciones como, por ejemplo, la construcción de electroimanes muy
potentes para resonancia magnética
nuclear.
Sin embargo, en los años 80 se descubrieron
los superconductores de alta
temperatura, que muestran la transición de fase a temperaturas
superiores a la transición líquido-vapor del nitrógeno líquido. Esto ha
abaratado mucho los costos en el estudio de estos materiales y abierto la
puerta a la existencia de materiales superconductores a temperatura ambiente,
lo que supondría una revolución en la industria del siglo XXI. La mayor
desventaja de estos materiales es su composición cerámica, lo que lo hace poco
apropiado para fabricar cables mediante deformación plástica, el uso más obvio de este tipo de
materiales. Sin embargo se han desarrollado técnicas nuevas para la fabricación
de cintas como IBAD (deposición asistida mediante haz de
iones). Mediante esta técnica se han logrado cables de longitudes mayores de 1
kilómetro.
Clasificación
Los superconductores se pueden clasificar en función de:
* Su comportamiento
físico,
pueden ser de tipo
I (con un cambio brusco de
una fase a otra, o en otras palabras, si sufre un cambio de fase de primer
orden) o de tipo
II (si pasan por un estado
mixto en que conviven ambas fases, o dicho de otro modo, si sufre un cambio de
fase de segundo orden).
* La teoría que los
explica, llamándose convencionales (si
son explicados por la teoría BCS) o no convencionales (en
caso contrario).
* Su temperatura
crítica,
siendo de alta temperatura (generalmente se llaman así
si se puede alcanzar su estado conductor enfriándolos con nitrógeno
líquido, es decir, siTc > 77K), o de baja temperatura (si no es así).
El material de que
están hechos, pudiendo ser elementos
puros (como
el mercurio o el
plomo), superconductores orgánicos (si están en forma de fulerenos o nanotubos, lo
cual los podría incluir en cierto modo entre los elementos puros, ya que están
hechos de carbono), cerámicas (entre
las que destacan las del grupo YBCO y el diboruro
de magnesio) o aleaciones. 
3.5 POLARIZACIÓN Y PIEZOELECTRICIDAD
En el electromagnetismo clásico, la
polarización eléctrica (también
llamada densidad de polarización o simplemente polarización) es el campo vectorial que expresa la densidad de los
momentos eléctricos dipolares permanentes o inducidos en un material
dieléctrico. El vector de polarización P se define como el momento dipolar por
unidad de volumen. La unidad de medida en el SI es coulomb por metro cuadrado.
La polarización eléctrica es uno de los tres
campos eléctricos macroscópicos que describen el comportamiento de los
materiales. Los otros dos son el campo
eléctrico E y el desplazamiento
eléctrico D.
estas condiciones, las moléculas de esta
sustancia están distribuidas al azar, como se representa en la figura A. Al
acercar a este dieléctrico un cuerpo electrizado (por ejemplo, con carga positiva),
la carga de este último actuará sobre las moléculas del aislante, haciendo que
se orienten y alineen en la forma indicada en la figura B. Cuando esto sucede,
se dice que el dieléctrico está polarizado.f
La figura C muestra que el efecto final de
esta polarización consiste en la aparición de cargas negativas y positivas
distribuidas tal como se ve en la ilustración. Obsérvese que aún cuando la
carga total del dieléctrico es nula, la polarización hace que se manifiesten
cargas eléctricas de signos opuestos de manera similar a lo que sucede cuando
se carga un conductor por inducción.
Si el dieléctrico estuviese constituido por moléculas apolares, se
observaría el mismo efecto final, ya que con la aproximación del cuerpo
electrizado, las moléculas se volverían polares y, por consiguiente, se
alinearían como se muestra en la figura B.
PIEZOELECTRICIDAD
La piezoelectricidad (del griego piezein, "estrujar o apretar") es un fenómeno que
ocurre en determinados cristales que,
al ser sometidos a tensiones mecánicas, en su masa adquiere una polarización eléctrica y aparece una diferencia de potencial y cargas eléctricas en su superficie.
Este fenómeno también ocurre a la inversa: se
deforman bajo la acción de fuerzas internas al ser sometidos a un campo eléctrico. El efecto
piezoeléctrico es normalmente reversible: al dejar de someter los cristales a
un voltaje exterior o campo eléctrico, recuperan su forma.
Los materiales piezoeléctricos son cristales
naturales o sintéticos que
carecen de centro de simetría.
Una compresión o un cizallamiento provocan disociación de los
centros de las cargas eléctricas,
tanto positivas como negativas. Como consecuencia, en la masa aparecen dipolos elementales y, por influencia,
en las superficies enfrentadas surgen cargas de signo opuesto.
Grupos de material piezoeléctrico
Se distinguen dos grupos de materiales:
§ Los de naturaleza piezoeléctrica primigenia:
cuarzo, turmalina, etcétera.
§ Los denominados ferroeléctricos: tantalatode litio, nitrato de litio, berlinita, en forma de materiales mono cristalinos y cerámicas o polímeros polares, que tras ser sometidos a
polarización adquieren propiedades piezoeléctricas, ya como micro cristales orientados.
Historia de los materiales piezoeléctricos
La propiedad de la piezoelectricidad fue observada
por primera vez por Pierre y Jacques Curie en 1881 estudiando la compresión del cuarzo. Al someterlo a la acción mecánica de la compresión,
las cargas de la materia se separan. Esto propicia una polarización de la
carga, lo cual causa que salten chispas.
Para que en la materia ocurra la propiedad de
la piezoelectricidad debe cristalizar en sistemas que carezcan de centro de
simetría (que posean disimetría) y, por lo tanto, de eje polar. De las 32 clases
cristalinas, en 21 no existe el centro mencionado. En 31 de estas clases ocurre
la propiedad piezoeléctrica, en mayor o menor medida. Los gases, los
líquidos y los sólidos con
simetría no poseen piezoelectricidad.
Clases de cristales de sustancias que
contienen piezoelectricidad
Dentro de los 32 grupos cristalográficos
existen 21 que no tienen centro de simetría. De estos, unos 20 exhiben
directamente piezoelectricidad (la número 21 es la clase cúbica 432). Diez de
ellos son polares; es decir: presentan polarización instantánea, debido a que
en su celda unidad contienen
un dipolo eléctrico, y el
material exhibe piroelectricidad. De estos –cuando la dirección del dipolo
puede invertirse mediante aplicación de un campo eléctrico– algunos son además ferro eléctricos. Las clases
cristalográficas son:
§
Clases
cristalográficas piezoeléctricas: 1, 2, m, 222, mm2, 4, -4, 422, 4mm, -42m,
3, 32, 3m, 6, -6, 622, 6mm, -62m, 23, -43m.
§
Clases
cristalográficas piro eléctricas: 1, 2, m, mm2, 4, 4mm, 3, 3m, 6, 6mm.
Usos
Uno de los usos más extendidos de este tipo
de cristales sucede en los encendedores
eléctricos. En su interior llevan un cristal piezoeléctrico al cual golpea
bruscamente el mecanismo de encendido. Este golpe seco provoca una elevada
concentración de carga eléctrica, capaz de crear un arco voltaico o
chispa enciende el mechero.
Otra aplicación importante de un cristal piezoeléctrico es su
utilización como sensor de vibración. Cada una de las variaciones de presión
producidas por la vibración provoca un pulso de corriente proporcional a la
fuerza ejercida.
Fácilmente se ha convertido una vibración
mecánica en una señal eléctrica lista para amplificar. Basta conectar un cable
eléctrico a cada una de las caras del cristal y enviar esta señal hacia
un amplificador. Por ejemplo, en pastillas piezoeléctricas de guitarra.
Una aplicación adicional muy importante de la
piezoelectricidad, pero en este caso al revés, sucede en los inyectores de
combustible de los motores de combustión
interna. Al aplicarse una diferencia de potencial a un material
piezoeléctrico se consigue abrir el inyector, lo cual permite al combustible, a muy alta presión, entrar en el cilindro. El uso de inyectores piezoeléctricos posibilita
controlar, con enorme precisión, los tiempos de inyección y la cantidad de
combustible que se introduce en el motor. Ello redunda en mejoras en consumo,
prestaciones y rendimiento de los motores.
Materiales
Materiales utilizados en electrónica
- Cuarzo
- Rubidio
- Sal de Seignette
- Cerámicas
- Cerámica piezoeléctrica
- Cerámica técnica
3.6
PROPIEDADES MAGNÉTICAS.
Los electrones, son, por así
decirlo, pequeños imanes. En un imán todos los electrones tienen la misma
orientación creando una fuerza magnética.
Un material magnético, es aquel que presenta cambios físicos al estar expuesto a un campo magnético.
Se pueden clasificar en 8 tipos, pero solo tres son los que definiremos en profundidad.
Un material magnético, es aquel que presenta cambios físicos al estar expuesto a un campo magnético.
Se pueden clasificar en 8 tipos, pero solo tres son los que definiremos en profundidad.
Tipo de Material
|
Características
|
Diamagnético
|
Las líneas magnéticas de estos materiales,
son opuestas al campo magnético al que estén sometidos, lo que significa, que
son repelidos. No presenta ningún efecto magnético aparente.
Ej: bismuto, plata, plomo, etc. |
Paramagnético
|
Cuando están expuestos a un campo
magnético, sus lineas van en la misma dirección, aunque no están alineadas en
su totalidad. Esto significa, que sufren una atracción similar a la de los
imanes.
Ej: aluminio, paladio, etc. |
Ferromagnético
|
Son materiales que al estar a una
temperatura inferior al valor determinado, presentan un campo magnético fuerte.
Ej: hierro, cobalto, níquel, etc. |
Anti ferromagnético
|
No es magnético aún habiendo un campo
magnético.
Ej: óxido de manganeso. |
Ferromagnético
|
Es menos magnético que los Ferromagnético.
Ej: Ferrita de hierro. |
Supe paramagnético
|
Materiales Ferromagnéticos suspendidos en
una Matriz Dieléctrica.
Ej: materiales de vídeo y audio |
Ferritas
|
Ferromagnético de bajo nivel de
conductividad.
|
No magnéticos
|
Los campos magnéticos no tienen efecto en
ellos.
Ej: el vacío. |
3.6.1 CICLO DE
HISTERESIS
Ciclo de histéresisCuando a un material ferromagnético se le aplica un campo magnético creciente Bap su imantación crece desde O hasta la saturación Ms, ya que todos los dominios magnéticos están alineados. Así se obtiene la curva de primera imantación. Posteriormente si Bap se hace decrecer gradualmente hasta anularlo, la imantación no decrece del mismo modo, ya que la reorientación de los dominios no es completamente reversible, quedando una imantación remanente MR: el material se ha convertido en un imán permanente. Si invertimos Bap, conseguiremos anular la imantación con un campo magnético coercitivo Bc. El resto del ciclo se consigue aumentando de nuevo el campo magnético aplicado. Este efecto de no reversibilidad se denomina ciclo de histéresis.
El área incluida en la curva de histéresis es proporcional a la energía disipada en forma de calor en el proceso irreversible de imantación y desimantación. Si este área es pequeña, las pérdidas de energía en cada ciclo será pequeña, y el material se denomina magnéticamente blando.
Histéresis magnética
En física se
encuentra, por ejemplo, histéresis magnética si al magnetizar un ferromagneto éste mantiene la señal magnética tras retirar el campo magnético que la ha inducido. También se puede
encontrar el fenómeno en otros comportamientos electromagnéticos, o los elásticos.
La histéresis magnética, es el fenómeno que
permite el almacenamiento de información en los platos de los discos duros o flexibles de los ordenadores: el campo induce una magnetización, que se
codifica como un 0 o un 1 en las
regiones del disco. Esta codificación permanece en ausencia de campo, y puede
ser leída posteriormente, pero también puede ser invertida aplicando un campo
en sentido contrario.
Para poder conocer el ciclo de histéresis de
un material, se puede utilizar el magnetómetro de Köpsel, que se encarga de proporcionarle al
material ferromagnético los cambios sinodales de la corriente eléctrica para
modificar el sentido de los imanes.
Las pérdidas por histéresis representan una
pérdida de energía que se manifiesta en forma de calor en los núcleos
magnéticos y esto hace que se reduzca el rendimiento del dispositivo. Con el
fin de reducir al máximo estas pérdidas, los núcleos se construyen de
materiales magnéticos de características especiales, como por ejemplo acero al silicio. Por ejemplo, para la fabricación de imanes
permanentes se eligen materiales que posean un campo coercitivo lo más grande
posible.
La pérdida de potencia es directamente proporcional al área de la curva
de histéresis.
Histéresis en transición de espín
En magneto
química, encontramos histéresis en compuestos con equilibrio de espín cuyo paso entre alto espín y bajo espín se
produzca con cooperatividad (esto
es, que el estado de un complejo influya en el estado de nuestros
vecinos).
Histéresis de transición de fase
En química, podemos encontrar compuestos cuyo cambio de fase no se produzca a la misma temperatura en
ambos sentidos. Losgeles de agar, por ejemplo, se licúa a cierta
temperatura, y no vuelve a gelificar hasta a la no baja de otra temperatura,
que puede ser 10 o 20 grados Celsius inferior.
A temperaturas intermedias entre la temperatura de licuefacción y la de
gelificación, el estado dependerá de su historia térmica.
Histéresis en el potencial químico del agua en
los suelos
El potencial químico del agua en el suelo, a iguales contenidos de humedad, dependerá del sentido en que se siga la curva (de
absorción o desorción respectivamente). Para un potencial mátrico dado, la cantidad de agua retenida por
un suelo es mayor cuando el suelo se encuentra en proceso de desecación que
cuando se encuentra en humedecimiento.
Curva de histéresis
La curva de histéresis muestra la curva de
magnetización de un material. Sea
cual sea el material específico, la forma tiene características similares.
- Al principio, la magnetización requiere un mayor
esfuerzo eléctrico. Este intervalo es la llamada zona reversible.
- En un determinado punto, la magnetización se produce de
forma proporcional. En ese punto se inicia la denominada zona lineal.
- Finalmente, se llega un
instante a partir del cual, por mucha fuerza magnética que induzcamos al
material, ya no se magnetiza más. Este es el llamado punto de inducción de
saturación, que determina el inicio de la llamada zona de saturación.
Concepto bourdiano
En el sentido de un concepto bourdiano (referido
a Pierre Bourdieu), que señala los conflictos personales y
colectivos que pueden surgir del cambio abrupto en las condiciones de acción de
un agente personal o colectivo.
3.6.2 FERROMAGNETISMO
El ferromagnetismo es
un fenómeno físico en el que se puede ver que los imanes
van en el tren de todos los momentos magnéticos de una muestra, en la misma dirección
y sentido. Un material ferromagnético es aquel que puede presentar ferromagnetismo.
Ha de extenderse por todo un sólido para alcanzar el ferromagnetismo.
Los ferromagnetos están divididos endominios magnéticos,
separados por superficies conocidas como paredes de Bloch. En cada uno de estos dominios, todos los
momentos magnéticos están alineados. En las fronteras entre dominios hay ciertaenergía potencial, pero la
formación de dominios está compensada por la ganancia en entropía.
Al someter un material ferromagnético a un campo magnético intenso, los dominios tienden a
alinearse con éste, de forma que aquellos dominios en los que los dipolos están orientados con el mismo
sentido y dirección que el campo magnético inductor aumentan su tamaño. Este
aumento de tamaño se explica por las características de las paredes de Bloch,
que avanzan en dirección a los dominios cuya
dirección de los dipolos no coincide; dando lugar a un mono dominio. Al
eliminar el campo, el dominio permanece durante cierto tiempo.
Materiales ferromagnéticos
Hay una serie de materiales cristalinos que
presentan ferromagnetismo. La tabla de la derecha muestra una selección
representativa de ellos, junto con sus temperaturas de Curie, la
temperatura por encima del cual dejan de exhibir la magnetización espontánea.
El ferromagnetismo no es una propiedad que depende
sólo de la composición química de un material, sino que también depende de suestructura cristalina y
la organización microscópica. El acero eléctrico, por
ejemplo, es un material producido a escala industrial cuyas propiedades
ferromagnéticas han sido optimizadas para hacer uso de ellas en aplicaciones
donde se requiere el establecimiento de campos magnéticos de manera eficiente. Sin embargo hay
aleaciones ferromagnéticas de metal, cuyos componentes no son ferromagnéticos,
llamadas aleaciones Heusler. Por el
contrario existen aleaciones no magnéticas, como los tipos de acero inoxidable, compuesta casi exclusivamente de metales ferromagnéticos.
3.6.3 paramagnetismo.
El paramagnetismo es la tendencia de los momentos magnéticos libres a alinearse paralelamente a un campo magnético.
Si estos momentos magnéticos están fuertemente
acoplados entre sí, el fenómeno será ferromagnetismo o ferrimagnetismo. Cuando no existe ningún campo
magnético externo, estos momentos magnéticos están orientados al azar. En presencia de un campo magnético externo
tienden a alinearse paralelamente al campo, pero esta alineación está
contrarrestada por la tendencia que tienen los momentos a orientarse
aleatoriamente debido al movimiento.
Este alineamiento de los dipolos magnéticos atómicos con un campo externo tiende a fortalecerlo. Esto se describe por una permeabilidad magnética superior a la unidad, o, lo que es lo mismo, una susceptibilidad magnética positiva y muy pequeña.
Este alineamiento de los dipolos magnéticos atómicos con un campo externo tiende a fortalecerlo. Esto se describe por una permeabilidad magnética superior a la unidad, o, lo que es lo mismo, una susceptibilidad magnética positiva y muy pequeña.
Ejemplo:
Una sustancia paramagnética es aquella que es atraída
por un imán: Li. Cu, Fe.
Los paramagnéticos no atraen el campo magnético a su
interior, supongo que es el aire y vacío.
3.6.4 permeabilidad magnética.
La permeabilidad magnética nos indica con qué facilidad atraviesa el
campo magnético la materia, o sea si esta es buena conductora o no del campo
magnético.
La permeabilidad es una característica magnética de la materia (por
ejemplo del aire, cartón, aluminio, hierro). La permeabilidad como se verá es
baja en el vacío y es elevada en materiales como el hierro.
Ejemplo:
Intensidad del campo magnético.
Capacidad de una sustancia o medio para atraer y hacer
pasar campos magnéticos.
