Aislantes y Conductores PDF

 

 

Instituto Tecnológ Tecnológ ico Nacional Nacional d e México México campus Zacatepe Zacatepec c Ingeniería Bioquímica Curso: Electromagnetismo Electromagnetismo Docente: M.C. M.C. Alejandro Carlo Carlo s Pérez Flores “Definición y clasificación de conductores y aislantes”  aislantes”   Sánchez Flor Flor es Miguel No. de Contr ol : 16090364 16090364

Fecha Fe cha li mite d e entrega: 28 de agosto del 2019 2019 Fecha Fe cha d e entrega: 27 de agost o d el 2019 2019

 

“Definición y clasificación de conductores y aislantes” aislantes”  

Existen dos enfoques, basados en la teoría de bandas, que nos permiten explicar los fenómenos de conductividad eléctrica y térmica en los materiales sólidos. Estos enfoques son capaces de explicar, por ejemplo, las diferencias tan enormes en las resistividades materiales.deUno de ellos teoría F. Bloch (1928), la cual eléctricas establece de quetales los electrones valencia en es un la metal se de encuentran sujetos a un potencial no constante (periódico) y cuya periodicidad es impuesta por la estructura cristalina. El otro, la teoría de W. Heitler y F. London, considera los efectos sobre los niveles energéticos de átomos aislados, cuando dichos átomos se encuentran agrupados en un cristal (átomos inter-actuantes). Los materiales pueden clasificarse, de acuerdo con su resistividad, en conductores, semiconductores y aislantes, otra clasificación se basa en el comportamiento eléctrico de los mismos, y se dividen en dos categorías: conductores y aislantes (dieléctricos).  Los conductores son sustancias, como los metales, que contienen esencialmente un gran número de electrones libres, cuya estructura electrónica les permite conducir la corriente eléctrica a bajas temperaturas o temperatura ambiente; su resistividad al paso de la corriente eléctrica es muy baja. Estos portadores de carga (electrones en la mayoría de los casos) tienen la libertad de moverse por todo el material conductor, responden a campos eléctricos casi infinitesimales y continúan su movimiento mientras experimenten un campo. Estos portadore portadoress libres l ibres llevan la corriente eléctrica cuando se mantiene un campo eléctrico estable en el conductor mediante una fuente externa de energía. De acuerdo con la teoría de bandas, son aquellos materiales cuyas bandas de valencia y de conducción, se encuentran muy próximas entre sí, al grado de que, en algunos casos, estas bandas se encuentran sobrepuestas. Los electrones de valencia en un átomo son losentre que los se encuentran en compuestos el nivel energético externo y ellos permiten los enlaces átomos en los o entremás átomos del mismo tipo en una molécula o un cristal. Por su parte, los electrones de conducción son los que se han promovido a niveles energéticos vacíos, lo que da lugar a su mayor movilidad y, eventualmente, da origen a las corrientes eléctricas.  Los dieléctricos o aislantes son sustancias en las que todas las partículas cargadas están ligadas muy fuertemente a las moléculas constituyentes. Las partículas cargadas pueden cambiar sus posiciones ligeramente como respuesta a un campo eléctrico, pero no se alejan de la vecindad de sus moléculas. Esta definición aplica para un aislante o dieléctrico ideal, esto es, aquel que no muestra conductividad en presencia de un campo eléctrico mantenido exteriormente.

 

Los dieléctricos físicos reales pueden mostrar una débil conductividad, pero en un dieléctrico típico la conductividad es 10 veces menor que la de un buen conductor. El hablar de un factor de 10 bastante alto, por lo general es suficiente decir que los dieléctricos no son conductores. Un caso extremo, de este tipo de materiales, es el diamante.

En el diamante, debido a su particular estructura cristalina, existe una barrera de energía de 6 eV entre la banda de energía más baja 2p (llena con 2N electrones) y los restantes estados disponibles 2p (4N estados posibles), por lo cual no se puede promover electrones de la banda de valencia hacia la banda de conducción. Para este aislante no es posible ganar energía por absorción de fotones (con energías menores a 6 eV). Por el contrario, en los materiales conductores, los electrones de valencia pueden ser promovidos fácilmente hacia la banda de conducción por incidencia fotónica (también por temperatura), ya que hay un continuo de estados disponibles inmediatamente arriba de la banda de valencia. Por esta razón, los materiales conductores son opacos a la luz visible; el diamante es, en especial, totalmente transparente a la luz visible.   Ciertos materiales (semiconductores, electrólitos) tienen propiedades eléctricas intermedias entre conductores y estático, los dieléctricos. En lo que respecta acasi su comportamiento en los un campo eléctrico estos materiales se comportan como los conductores. Sin embargo, su respuesta transitoria es algo más lenta (es decir, estos materiales necesitan más tiempo para alcanzar el equilibrio en un campo estático). Los semiconductores semiconduct ores se encuentran situados, por lo que hace a su resistencia, entre los conductores y los aislantes, ya que a temperaturas muy bajas difícilmente conducen la corriente eléctrica y más bien se comportan como aislantes pero, al elevar su temperatura o al ser sometidos a un campo eléctrico externo, su comportamiento cambia al de los conductores. Estos semiconductores son conocidos como intrínsecos y, en ellos, las bandas de conducción y valencia se encuentran separadas por una barrera de energía (banda prohibida) más pequeña

 

(comparada con la del diamante), de aproximadamente 1 eV (1.1 eV para el Si y 0.7 eV para el Ge).

En este tipo de materiales, cuando se transfiere un electrón de la banda de valencia a la banda de conducción, se crea un “hueco” que actúa como un "transportador" de carga positiva, fenómeno que eventualmente puede crear una “corriente positiva”. 

Conclusión No todos los materiales permiten el paso de la corriente eléctrica, hay materiales por los que los electrones no pueden circular y otros por los que los electrones fluyen con mucha facilidad, conocer este tipo de materiales es importante debido a que nos facilita el entendimiento de los fundamentos de la teoría del electromagnetismo.

 

  Bibliografía •

  Reitz J; Milford F.. (1979). Fundamentos de la Teoría Electromagnética. E.U.A: Adisson-Wesley Iberoamericana Iberoamericana.. 

  H. E. White.(1982) FÍSICA MODERNA (VOL. II). México: UTEHA.   M.Alonso; J. Finn Finn.. (19 (1990). 90). Fisica I. México: Fondo educativo interameri interamericano. cano.

•

•