Exámen 7.

Bibliografia:

1. http://es.scribd.com/doc/72647030/Materiales-ferroelectricos
2. http://es.wikipedia.org/wiki/Hist%C3%A9resis
3. www.ifent.org/lecciones/cap07/cap07-06.asp‎
4. www.ecured.cu/index.php/Histéresis‎ 
5. http://graficas.explora.cl/otros/metro/metrocotidiana/ferroelectricidad.html  
6. http://es.wikipedia.org/wiki/Permeabilidad_magn%C3%A9tica
7. es.scribd.com/doc/94836298/La-Permitividad‎ 

 Histerésis. 

(Faltaba Histerésis eléctrica).

Es la tendencia de un material a conservar una de sus propiedades, en ausencia del estímulo que la ha generado.

7. A Ensayo sobre clasificación de los materiales por su comportamiento en campos eléctricos:

 

•    Dieléctricos. Se le denomina dieléctrico a todo material que tiene mala conducción eléctrica, o que poseen características aislantes. Por lo regular su principal función estar entre las dos capas de un capacitor para mejorar la capacitancia y darle una rigidez física.

• Paraeléctricos. Estos materiales son aquellos que poseen la particularidad o característica de polarizarse en presencia de un campo eléctrico. Este fenómeno se produce cuando no existen dipolos permanentes en el material.

•     Piezoeléctrico: La piezoelectricidad puede definirse como la propiedad que poseen algunas sustancias no conductoras, cristalinas (que no poseen centro de simetría), de presentar cargas eléctricas de signo contrario, en caras opuestas, cuando están sometidas a determinadas deformaciones mecánicas. El fenómeno es reversible, pues aplicando a las caras, una tensión eléctrica, se produce una deformación mecánica proporcional al potencial eléctrico.La deformación de un cristal no genera cargas eléctricas, pero produce un desplazamiento de las cargas propias del mismo; y en los cristales asimétricos, este desplazamiento provoca el llamado efecto piezoeléctrico.

•     Ferroeléctricos. La ferroelectricidad es una propiedad empírica de materiales dieléctricos no centrosimétricos, que poseen por lo menos dos estados orientacionales enantiomorfos termodinámicamente estables, que pueden ser intercambiados de uno al otro por influencia de un campo eléctrico externo y cuya única diferencia es la dirección del vector de polarización. El efecto físico observable es que el material presenta una polarización incluso después de haber retirado el campo eléctrico. Se puede explicar en función de una alimentación residual de dipolos permanentes. Los materiales que retienen una polarización neta, una vez retirado el campo, se conocen como materiales ferroeléctricos.

 

7.B Ensayo sobre la clasificacíon de los materiales por su comportamiento en campos magnéticos.

• Diamagnético: Son aquellos materiales en los cuales el movimiento orbital de sus orbitales crea diminutos bucles de corrientes atómicas, que producen campos magnéticos. Cuando se aplica un campo magnético externo a un material, estos bucles de corriente tienden a alinearse de tal manera que se opone al campo aplicado.

• Paramagnéticos: Algunos materiales exhiben una magnetización, que es proporcional al campo magnético aplicado bajo el cual está colocado el material. Estos materiales se dice que son diamagnéticos. 
• Todos los átomos tienen fuentes inherentes de magnetismo, porque el espín del electrón contribuye al momento magnético, y las órbitas de los electrones actúan como bucles de corriente que producen un campo magnético. En la mayoría de los materiales, los momentos magnéticos de los electrones se cancelan, pero en los materiales que se clasifican como paramagnéticos, la cancelación es incompleta.

• Ferromagnéticos. Son aquellos que exhiben un fenómeno de ordenamiento de largo alcance a nivel atómico, que hace que los espines de los electrones no apareados se alineen paralelamente entre sí, en una región del material llamada dominio. El campo magnético dentro del dominio es intenso, pero en una muestra global el material generalmente no estará magnetizado, debido a que los muchos dominios que lo componen estarán orientados entre ellos de forma aleatoria.  El ferromagnetismo se manifiesta en el hecho de que un pequeño campo magnético impuesto externamente puede originar que los dominios magnéticos se alineen entre sí y entonces se dice que el material está magnetizado. Luego, el campo magnético generado, se puede aumentar por un gran factor que normalmente se expresa como la permeabilidad relativa del material. Estos materiales tienden a magnetizarse en presencia de un campo magnético.

7.C Ensayo. Histeresis eléctrico y magnético con curvas de histeresis.

 Histéresis magnética.

La histéresis magnética, es el fenómeno que permite el almacenamiento de información en los plato (disco duro) de los discos duros 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 senoidales de la corriente eléctrica para modificar el sentido de los imanes.

En electrotecnia se define la histéresis magnética como el retraso de la inducción respecto al campo que lo crea.

La representación gráfica, de la polarización frente al campo aplicado nos da un comportamiento llamado histéresis ferroeléctrica. En dichos materiales, se cumple que la presencia de un dipolo, condiciona en el mismo sentido los dipolos adyacentes. La región en la que los dipolos se alinean en el mismo sentido se denomina dominio ferroeléctrico. La aplicación de un campo eléctrico externo puede variar la extensión del dominio.

 Histéresis Eléctrica:

En una sustancia, variación incompletamente reversible de la inducción o de la polarización eléctricas, asociada a un cambio en la intensidad del campo eléctrico.

Existen materiales, en los que la variación del valor del campo eléctrico aplicado implica diferente valor de la polarización, y por tanto diferencias en el valor de la constante dieléctrica. Esto es equivalente a señalar que la polarización y la constante dieléctrica no son función lineal del campo eléctrico.

En dichos materiales, se cumple que la presencia de un dipolo, condiciona en el mismo sentido los dipolos adyacentes. La región en la que los dipolos se alinean en el mismo sentido se denomina dominio ferroeléctrico. La aplicación de un campo eléctrico externo puede variar la extensión del dominio.
En una sustancia con histéresis eléctrica, curva cerrada de la polarización que se establece al variar cíclicamente la intensidad del campo eléctrico.

Se representa en horizonatal la intensidad de campo magnético B. (Por ejemplo, el creado por una bobina de N espiras atravesadas por una corriente eléctrica l)

En vertical se representa la inducción magnética B que aparece en el material como consecuencia del campo creado por la bobina.

Punto o.

En el inicio, el material no ha sido magnetizado y la inducción magnética es nula.

Punto a.

En el tramo o – a se aumenta la intensidad de campo y en el material aparece una inducción cada vez mayor hasta llegar al punto de saturación (a).

Punto b.

En el tramo a – b se va reduciendo la intensidad de campo en la bobina. La inducción también se reduce pero en una proporción menor que antes.

En el punto b se ha anulado la intensidad de campo pero el material manifiesta todavía un cierto magnetismo remanente.

Punto c.

En el tramo b – c se invierte el sentido del campo magnético ( la corriente en la bobina circula en sentido contrario).

En el Punto c, la inducción B es cero, se ha eliminado el magnetismo remanente y para ello ha sido necesario aplicar una intensidad Hc, llama campo coercitivo.

Punto d.

En el tramo c – d se sigue aplicando una intensidad de campo negativo, con lo que se consigue que la inducción aumente hasta el punto de saturación d.

En el tramo d – e – f – a se completa el ciclo. La curva no pasa por o debido a la histéresis.

   Descubrimiento de la histéresis ferromganética.

 

La histéresis ferromagnética fue descubierta por Charles Proteus Steinmetz  (Breslau, 1865-Schenectady, 1923).

Su nacionalidad es problemática, aunque las fuentes más creíbles dicen que nació en Breslau, Silesia, Alemania, lo que actualmente conocemos como Polonia. Su verdadero nombre era Karl August Rudolf Steinmetz, hijo de un empleado ferroviario. Estudió en la Universidad de Breslau, pero tuvo que salir poco antes de terminar su doctorado, por las ideas socialistas que practicaba, a Zúrich y más tarde a los Estados Unidos (en 1889 trabajó para la compañía General Electric). Sus trabajos más reconocidos se basan en la corriente alterna donde promulgó el uso de números complejos, también estudió el ciclo de histéresis de los materiales ferromagnéticos. En 1902 se hizo profesor de la Universidad de Schenectady ubicada en el estado de Nueva York, donde permaneció hasta su muerte. Su trabajo ayudó a imponer la distribución de energía eléctrica por medio de tensiones alternas y no continuas como se hacía en la época.

En 1892 descubrió la histéresis magnética, el fenómeno en virtud del cual los electroimanes cuyo núcleo es un material ferromagnético (como el hierro) no se magnetizan al mismo ritmo que la corriente variable que pasa por sus espiras, sino que existe un retardo. Cuando el campo magnetizante es nulo, el núcleo mantiene una densidad de flujo magnético remanente. Este fenómeno da lugar a pérdidas de energía, que se disipa en forma de calor.

  De niciones de permitividad electrica y permeabilidad magnetica.

 

Permitividad eléctrica.

La permitividad  es una constante física que describe cómo un campo eléctrico afecta y es afectado por un medio.

La permitividad está determinada por la tendencia de un material a polarizarse ante la aplicación de un campo eléctrico y de esa forma anular parcialmente el campo interno del material. Está directamente relacionada con la susceptibilidad eléctrica.Por ejemplo, en un condensador una alta permitividad hace que la misma cantidad de carga eléctrica  se almacene con un campo eléctrico menor y, por ende, a un potencial menor, llevando a una mayor capacitancia del mismo.

Permeabilidad magnética.

En física se denomina permeabilidad magnética a la capacidad de una sustancia o medio para atraer y hacer pasar a través de ella campos magnéticos, la cual está dada por la relación entre la inducción magnética existente y la intensidad de campo magnético que aparece en el interior de dicho material.

La magnitud así definida, el grado de magnetización de un material en respuesta a un campo magnético, se denomina permeabilidad absoluta y se suele representar por el símbolo μ:

donde B es la inducción magnética (también llamada densidad de flujo magnético) en el material, y H es intensidad de campo magnético.

Opinión: La Histéresis explica las propiedades magnéticas y eléctricas de los materiales. Y sus diferencias que hay entre dichas propiedades.