Tema 5.- B0BCampo o eléctrico o en n la a materia

Transcripción

1 Tma 5.- BBCampo o léctico o n n la a matia B1Bfcto d un diléctico 13BCuando s intoduc l diléctico: diléctico +Q -Q La d.d.p. disminuy. La caga pmanc constant La capacidad (C = Q/V) aumnta: Q C = V condnsado plano 14BVntajas dl diléctico: vita qu las placas s toqun Aumnta la igidz diléctica (tnsión d uptua Aumnta la capacitancia B2BTipos d Condnsados V lctómto 5.2.a. 8BCaactísticas técnicas gnals Capacidad nominal.- s l valo tóico spado al acaba l pocso d fabicación. maca n l cupo dl componnt mdiant un código d colos o dictamnt con su valo numéico. Tolancia.- Difncia nt las dsviacions, d capacidad, supios o infios, sgún l fabicant. Tnsión nominal.- s la tnsión qu l condnsado pud sopota d una mana continua sin sufi dtioo. olaidad.- Los condnsados lctolíticos tinn polaidad, i.., s ls db aplica la tnsión `pstando atnción a sus tminals positivo y ngativo. lctómto d Max Kohl (19) 5.2.b. 9BTipos d condnsados D papl.- l diléctico s d clulosa impgnada con sinas o paafinas. Las amaduas son d aluminio. D ducido volumn y gan stabilidad fnt a cambios d tmpatua. Tinn la popidad d autognación n caso d pfoación. fabican n capacidads compndidas nt 1 μf y 48 μf con tnsions nt 45 V y 2.8 kv. mplan n lctónica d potncia y ngía paa acoplaminto, potcción d impulsos y aplanaminto d ondulacions n fcuncias no supios a 5Hz. Campo léctico n la matia 5.1/9

2 Cámico.- Los matials cámicos son bunos aislants témicos y lécticos. l pocso d fabicación consist básicamnt n la mtalización d las dos caas dl matial cámico. fabican d 1 pf a 1 nf (gupo I) y d 1 pf a 47 nf (gupo II) con tnsions compndidas nt 3 y 1 V. utilizan n cicuitos qu ncsitan alta stabilidad y bajas pédidas n altas fcuncias. D plástico.- D gan sistncia d aislaminto (lo cual pmit consva la caga gan timpo), volumn ducido y xclnt compotaminto a la humdad y a las vaiacions d tmpatua. Tinn la popidad d autognación n caso d pfoación n mnos d 1 s. Los matials más utilizados son: polistino (styoflx), polist (myla), policabonato (Macofol) y polittafluotilno (tflón). fabican n foma d bobinas o multicapas. También s conocn como MK. fabican d 1 nf a 1 F y tnsions d 25 V a 4 kv. D mica.- on condnsados stabls qu pudn sopota tnsions altas, ya qu la igidz diléctica qu psnta s muy lvada. ob todo s mplan n cicuitos d alta fcuncia. utilizan n gamas d capacidads nt 5 pf y 1 nf. La gama d tnsions paa las qu s fabican suln s altas (hasta 75 V). stán sustituyndo po los d vidio, d pacidas popidads y más baato. lctolítico.- mitn obtn capacidads lvadas n spacios ducidos. Actualmnt xistn dos tipos: los d aluminio, y los d tántalo. l fundamnto s l mismo: s tata d dposita mdiant lctolisis una fina capa aislant. Los condnsados lctolíticos dbn conctas sptando su polaidad, qu vin indicada n sus tminals, pus d lo contaio s dstuiía. Continn líquido coosivo y pudn hvi si s conctan al vés. cacasa d aluminio lctolito Óxido mtálico (diléctico) Condnsados ajustabls.- Dnominados también timms, los tipos más utilizados son los d mica, ai y cámica. Campo léctico n la matia 5.2/9

3 Condnsados vaiabls.- Constan d un gupo d amaduas móvils, d tal foma qu al gia sob un j s aumnta o duc la supfici d las amaduas mtálicas nfntadas, vaiándos con llo la capacidad. l diléctico sul s l ai, aunqu también s incluy mica o plástico. Condnsados lécticos d dobl capa (DLC).- También conocidos como súpcondnsados o ultacondnsados, son HHcondnsados lctoquímicoshh qu almacnan una dnsidad d ngía inusualmnt alta n compaación con los condnsados comuns, gnalmnt mils d vcs mayo qu un condnsado lctolítico d alta capacidad, po gnalmnt a un mno HHvoltajHH d tabajo. Los DLC industials posn capacidads d hasta 5 F. Aplicacions: Los DLC tinn una vaidad d aplicacions comcials, spcialmnt n los dispositivos d caga momntána. Dnto d sus pimos usos cab dstaca como funt d ngía paa l aanqu d motos n gands HHtanqus d guahh y n HHsubmainosHH. Al ducis su cost d poducción, han apacido n los camions disl y n HHlocomotoasHH. Rcintmnt s han convtido n un tma d gan intés n la llamada HHngía VdHH, pus su capacidad d absob ngía ápidamnt los hac paticulamnt adcuados paa aplicacions d HHfno gnativohh; po contaio, las pilas tinn dificultads n sta taa dbido su lnta vlocidad d caga. o su tamaño y pso ducido, los DLC s stán adaptando paa almacna lcticidad n HHvhículos lécticoshh híbidos. Los DLC pomtn llna la bcha nt los condnsados y las batías. TTCompaación d tamaños d condnsados lctolíticos y d un ultacondnsado DLC. Campo léctico n la matia 5.3/9

4 B3BToía molcula d la caga inducida n l dilético 16BMoléculas polas (HRR2RRO, NRR2RRO,...): n un campo léctico xtno: incmntan su momnto dipola (p) s ointan n la dicción dl campo. 17BMoléculas no-polas (ORR2RR, NRR2RR,...): n un campo léctico xtno: s polaizan s ointan n la dicción dl campo. O Molécula d agua (pola) H H Campo léctico n la matia 5.4/9

5 B4BCaga d polaización. +Q lib -Q ind -Q lib 5.4.a. 1Bolaización dl diléctico. +Q ind Caga lib (Q o QRlibR) sob las amaduas dl condnsado Caga inducida o ligada o d polaización (Q o QRindR) n las caas dl diléctico st fcto pud pons d manifisto con l péndulo lctostático. Inicialmnt s ataída. Dspués dl contacto, s plida Baa d vidio fotada con pil Bolita d médula d sauco +Q -Q -Q +Q 5.4.b. 11Bfctos d la caga d polaización. Rducción d caga nta: QRRntaRR = Q + Q l campo léctico n l diléctico () s mno qu n l ai o vacío (RRRR). La d.d.p. nt las amaduas (V) s mno qu n l ai o vacío (VRRRR). Campo léctico n la matia 5.5/9

6 B5Bolaización Gado n qu las moléculas dl diléctico s polaizan. o n dipolos po unidad d volumn: o momnto dipola: p = qδ -q δ +q momnto dipola po unidad d volumn: = np= nqδ p La polaización s una magnitud vctoial, paalla a p n cada punto. La polaización s función d punto: = (x,y,z). ædipolosö Unidads d polaización: C ç 3 ( C m ) = (dnsidad supficial d caga) 2 çè m ø m 5.5.a. 12Bolaización unifom δ d µ pµ µ -Q ligada -σ ( d) n q s = = nqd \ = s (dnsidad d caga ligada) +σ n gnal: n = s +Q ligada n Campo léctico n la matia 5.6/9

7 < < B6Buscptibilidad, pmitividad y coficint diléctico 18BMdios homogénos isótopos +σ -σ +σ -σ = c ( ) uscptibilidad: mid la facilidad paa polaizas s adimnsional (vacío) < χ < ( conducto?) s = s = c = c s-s = = -c (1 + c) = = = 1+ c mitividad lativa: mid la facilidad paa polaizas s adimnsional (vacío) 1 < εrrrr ( conducto?) s s s = = = = = mitividad dl diléctico: mid la facilidad paa polaizas unidads: F/m (faadio/mto) (vacío) εrrrr ε < ( conducto?) n dfinitiva, tnmos qu: ìï V ï = = = < ï V l l V V = < ï í Q Q C= = = C C> C ï V V C = = l l ïî (condnsado plano) Campo léctico n la matia 5.7/9

8 matial mitividad lativa εr mitividad ε (phtfth/htmth) Rigidz diléctica RmáxR (MV/m) acit d tansfomado agua dstilada (2ºC) ai (sco, 1 atm) alcohol tílico baqulita batista banizada cuazo (ior2r) cuazo fundido bonita goma n hojas mada mámol mica (K,H)AlR3R(iOR4R)R micalx nopno Nitógno Oxígno papl papl paafinado paafina policabonato polistino politilno poclana TF (tflón) VC vacío vidio vidio ogánico vidio ix Campo léctico n la matia 5.8/9

9 +σ -σ +σ -σ B7BVcto Dsplazaminto léctico También llamado inducción léctica. s-s = = - = + D Dsplazaminto léctico: D= + ( 1 ) D c c ìï ï D= D ïî = + = + = í ï = (diléctico) (n l vacío) ( ) D= + = s- s + s = s D= s (dnsidad d caga lib) ìï s-s q-q q nta F d ì ï - = ò = = = = ï = ï ï í ïfd = d = D = s = q = qlib í ï = ò D D F = d = =- s =- q =-q ï ò ligada ï ïî =- ïî jmplo: sfa conductoa cagada odada po un diléctico. F D 2 1 Q = ò D d= D = 4p D = Q D= 2 4p D 1 Q = = = 2 4p ( ) ( - ) Q ( - ) = D- = - = - = s = 4p 4p 1 Qq F F= q= = 2 F 4p 2 2 Q sfa conductoa +Q q diléctico Campo léctico n la matia 5.9/9