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Propiedades de los materiales...

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Ciencia e ingeniería de los materiales 12

Diferentes tipos de propiedades de los materiales

Carrera: Ingeniería Mecatrónica

Alumno: Krisen Miguel Serrano Arechiga

Maestro: Jesús Oralia Cárdenas López

Indíce

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19 d

b il d 2021

Capitulo 1 1 Introducción

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1.1 Propiedades eléctricas

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1.2 Conducción eléctrica

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1.3Conductividad eléctrica

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1.4 Resistencia

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1.5 Resistividad

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1.6 Ley de ohm

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Capitulo 2 2.1 Campos Magneticos

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2.2 Inducción Magnetica

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2.3 Permeabilidad Magnetica

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2.4 Suceptibilidad Magnetica

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Capitulo3 3.1 Conductividad Térmica

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3.2 Resistividad Térmica

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3.4 Dilatación Térmica

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3.5 Contracción Térmica

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3.6 Fusibilidad

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3.7 Soldabilidad

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Capitulo 4 4.1 Materiales Semi conductores

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4.2 Aplicaciones de los semiconductores

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4.3 Tipos de semiconductores

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Conclusión

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Bibliografía

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Introduccion Los matariales son sustancias, elementos, compuestos. Desde siempre hemos usado los materiales para desarrollar construcciones, dispositivos y todo tipo de cosas. Con el tiempo la sociedad se fue dando cuenta de que los materiales podían recibir usos y formas diferentes lo cual llevo a las personas a preguntar porque sucedia esto. Empezaron a analizar los materiales para descubrir porque lo que ocurría y vieron que cada material posee diferentes propiedades ya que estos estan conformados de diferentes formas ya sean compuestos o aleciones al estudiar estas propiedades fueron clasificandolas de acuerdo a sus caracteristicas. Por ejemplo existen propiedades sobre la dureza, la flexibilidad, densidad, químicas entre otras. En este documento nos enfocaremos cuatro tipos de propiedades que son las eléctricas, las magnéticas, las térmicas y los materiales semiconductores. Las propiedades eléctricas definen el comportamiento de un material al entrar en contacto con la electricidad. Las magnéticas analizan las reacciones de los materiales al entrar en contacto con el magnetismo es decir con imanes o o los polos de la tierra. Las térmicas observan el comportamiento que tienen los materiales al exponerse a altas temperaturas para poder darles un uso adecuado Los materiales semiconductores son aquellos que no evitan que la electricidad pase por ellos pero tampoco permiten que pase demasiada electricidad permitiendo un flujo intermedio de electricidad a través de si mismos.

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1.1 Propiedades electricas Propiedades eléctricas Las Propiedades eléctricas de los materiales son las que determinan el comportamiento de un determinado material al pasar por él la corriente eléctrica. De acuerdo con su comportamiento frente a la electricidad los materiales pueden ser conductores, semi conductores y aislantes. (materialesde.com, s.f.)

Conducción eléctrica La conducción eléctrica es el movimiento de partículas eléctricamente cargadas a través de un conductor eléctrico. El movimiento de las cargas constituye una corriente eléctrica. El transporte de las cargas puede ser a consecuencia de la existencia de un campo eléctrico, o debido a un gradiente de concentración en la densidad de carga, o sea, por difusión. Los parámetros físicos que gobiernan este transporte dependen del material en el que se produzca.

(Wikipedia, s.f.)

Conductividad eléctrica La conductividad eléctrica es la capacidad de la materia para permitir el flujo de la corriente eléctrica a través de sus partículas. Dicha capacidad depende directamente de la estructura atómica y molecular del material, así como de otros factores físicos como la temperatura a la que se encuentre o el estado en el que esté (líquido, sólido, gaseoso). La conductividad eléctrica es lo contrario a la resistividad, es decir, la resistencia al paso de la electricidad de los materiales. Hay entonces materiales buenos y materiales malos conductores eléctricos, en la medida en que sean más o menos resistentes.

(Concepto.de, s.f.)

Resistividad La resistividad, también conocida como resistencia específica de un material se mide en ohmios por metro (Ω•m). La resistividad describe el comportamiento de un material frente al paso de corriente eléctrica, por lo que da una idea de lo buen o mal conductor que es. Un valor alto de resistividad indica que el material es mal conductor mientras que uno bajo indicará que es un buen conductor.

Resistencia Se denomina resistencia eléctrica de un conductor a la oposición que ofrece dicho conductor al paso de la corriente eléctrica. Matemáticamente:

R=ρ⋅lS

•

R es la resistencia eléctrica. Su unidad de medida en el Sistema Internacional (S.I.) es el ohmio ( Ω)

•

ρ es la resistividad del material. Su unidad de medida en el S.I. es el ohmio por metro (Ω·m)

•

l es la longitud del conductor. Su unidad de medida en el S.I es el metro (m)

•

S es la sección del conductor. Su unidad de medida en el S.I es el metro al cuadrado (m2)

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Ley de ohm La ley de Ohm, postulada por el físico y matemático alemán Georg Simon Ohm, es una ley básica para entender los fundamentos principales de los circuitos eléctricos. Establece que la diferencia de potencial (V) que aplicamos entre los extremos de un conductor determinado es directamente proporcional a la intensidad de la corriente “I” que circula por el citado conductor. Ohm completó la ley introduciendo la noción de resistencia eléctrica R; que es el factor de proporcionalidad que aparece en la relación entre V e I:

(Wikipedia, s.f.) V= R⋅I

2.1 Propiedades magnéticas Campos magnéticos Un campo magnético es la representación matemática del modo en que las fuerzas magnéticas se distribuyen en el espacio que circunda a una fuente magnética. Esta fuente puede ser un imán, una carga en movimiento o una corriente eléctrica (muchas cargas en movimiento). Siempre que exista alguno de estos elementos, habrá un campo magnético a su alrededor, es decir, un campo de fuerzas magnéticas. Fuera de este campo no hay efectos magnéticos. (Concepto.de, s.f.)

Inducción Magnetica La inducción magnética es el proceso mediante el cual campos magnéticos generan campos eléctricos. Al generarse un campo eléctrico en un material conductor, los portadores de carga se verán sometidos a una fuerza y se inducirá una corriente eléctrica en el conductor.

Permeabilidad Magnetica En física se le denomina permeabilidad magnética a la capacidad que tienen los materiales, medios o sustancias de afectar y ser afectados por los campos magnéticos, así como la capacidad de convertirse en fuentes de estos, es decir, capacidad para crearlos sin la necesidad de corrientes externas. Esta magnitud está definida por la relación entre la inducción magnética (también llamada densidad de flujo magnético) la excitación magnética que estén incidiendo en el interior del material, y es representada por el símbolo μ: μ =B/H Si la razón del comportamiento entre estos dentro del material es constante, significa que la permeabilidad del material también lo es. En tal caso se dice que el material es lineal. También, si la cantidad μ es igual en todos los puntos del material, significa que es un material homogéneo, y si μ no varía en ninguna dirección partiendo de un punto arbitrario del material, significa que este es isotrópico. (Wikipedia, s.f.)

Suceptibilidad Magnetica 5

En electromagnetismo, se denomina susceptibilidad magnética a una constante de proporcionalidad adimensional que indica el grado de sensibilidad a la magnetización de un material influenciado por un campo magnético. Un parámetro al que está directamente relacionado es al de la permeabilidad, la cual expresa la magnetización total por unidad de volumen.

Propiedades Térmicas Las propiedades térmicas de un material son: conductividad térmica, fusibilidad, soldabilidad y dilatación. Las Propiedades térmicas de los materiales son las que determinan el comportamiento de los materiales frente al aumento de temperatura, es decir, el comportamiento de éstos frente al calor. (Slideshare, s.f.)

CONDUCTIVIDAD TÉRMICA Capacidad de los materiales de conducir o transmitir el calor, o de transferir el movimiento cinético de sus moléculas a otras moléculas adyacentes, o a otras sustancias con las que está en contacto. La conductividad térmica es elevada en metales y cuerpos continuos en general, y es especialmente baja en los materiales aislantes térmicos como lana de roca, fibra de vidrio, poliuretano, etc.

RESISTIVIDAD TÉRMICA Capacidad de los materiales para oponerse al paso del calor. Es lo contrario a la conductividad térmica.

DILATACIÓN TÉRMICA Es el aumento de tamaño que sufre un material cuando se eleva la temperatura del mismo. Las juntas de dilatación separadoras en construcción se hacen para que, con los aumentos de temperaturas y el consiguiente aumento de volumen, el material pueda expandir o alargarse libremente. (Slideshare, s.f.)

CONTRACCIÓN TÉRMICA Es lo contrario a la dilatación térmica, es la reducción de tamaño que experimenta un material al reducirse su temperatura.

FUSIBILIDAD capacidad de un material para fundirse, pasar de sólido a liquido o viceversa. Viene determinada por el punto de fusión, que describe la temperatura en la cual llega a fundir.

SOLDABILIDAD Capacidad de un material para soldarse, consigo mismo o con otro material. Los materiales que tienen buena fusibilidad suelen tener, como es lógico, buena soldabilidad.

Materiales semi conductores Los

semiconductores son materiales

capaces

de actuar como un conductor eléctrico o como un aislante

eléctrico dependiendo de las condiciones físicas en que se encuentren. Dichas condiciones usualmente involucran

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la temperatura y la presión, la incidencia de las radiaciones o las proporciones del campo eléctrico o campo magnético al cual se vea sometido el material. (concepto.de semi, s.f.)

Aplicaciones de los semiconductores Los semiconductores son especialmente útiles en la industria de la electrónica, dado que permiten conducir y modular la corriente eléctrica de acuerdo con los patrones necesarios. Por esa razón, es usual que se empleen para: Circuitos integrados, Transistores Diodos eléctricos, Sensores ópticos, Láseres de estado sólido.

Tipos de semi conductores Semiconductores intrínsecos Están conformados por un único tipo de átomos, dispuestos en moléculas tetraédricas (o sea, de cuatro átomos con valencia de 4) y sus átomos unidos por enlaces covalentes. Esta configuración química impide el movimiento libre de los electrones alrededor de la molécula, excepto ante un aumento de temperatura: entonces los electrones toman parte de la energía disponible y “saltan”, dejando un espacio libre que se traduce como una carga positiva, que a su vez atraerá nuevos electrones. Dicho proceso se llama recombinación, y la cantidad de calor requerida para ello depende del elemento químico del que se trate.

Semiconductores extrínsecos En cambio, incluyen en su configuración atómica algún tipo de impurezas (pentavalentes o trivalentes) que permiten un proceso de dopaje, que puede darse de dos modos diferentes: •

Semiconductores extrínsecos tipo N (donadores), en los que se aumenta el número de electrones disponibles a través de material donante, o sea, electrones débilmente vinculados a los átomos del semiconductor y que facilitan la transmisión de la corriente eléctrica.

•

Semiconductores extrínsecos tipo P (aceptores), en los que el material añadido en lugar de aumentar los electrones disponibles aumenta los portadores de carga libres (los “espacios” de carga positiva). Así, se habla de material aceptor añadido, ya que hay mayor demanda de electrones que disponibilidad, y cada “espacio” libre en donde debería ir un electrón sirve para facilitar el paso de la corriente.

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Conclusión En la actualidad es esencial que se conozcan las propiedades de los materiales ya que estas son necesarias ya que sin estas no se podría brindarle un uso correcto y optimo a los materiales. Por que si no se conocieran sus propiedades se utilizarían materiales al azar para cualquier actividad lo cual no produciría un rendimiento eficiente y ocurrieran muchos problemas y deficiencias innecesarios. Hoy en día cada vez se conocen mas propiedades y características por lo que los materiales cada vez son usados de mejor forma gracias esto obtenemos mejores resultados. Ya que al tener una gran cantidad de materiales diferentes con propiedades y características distintas puedes darle a un mismo material diversos usos, existen muchos materiales que pueden ser usados de la misma manera sin embargo estos no son exactamente iguales todos tienen algo que los diferencia de los otros por eso al realizar alguna actividad ya sea la construcción de un edificio, el desarrollo de algún producto nuevo, la fabricación de algún dispositivo; puedes usar distintos materiales para el mismo fin. El resultado que obtengas variara al cambiar de material por eso importante analizar sus propiedades y seguir Descubriendo nuevas propiedades para que nuestras actividades sean más eficientes.

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Bibliografía https://www.materialesde.com/propiedades-electricas-de-losmateriales/#:~:text=En%20l%C3%ADneas%20generales%2C%20la%20Conductividad,al%20paso%20de%20dicha%20c orriente.

Propiedades eléctricas de los materiales https://www.youtube.com/watch?v=_7aoFDwYXtI

https://es.wikipedia.org/wiki/Conducci%C3%B3n_el%C3%A9ctrica https://www.fisicalab.com/apartado/resistencia-electrica-conductor

https://concepto.de/conductividad-electrica/ https://acmax.mx/resistividad#:~:text=La%20resistividad%2C%20tambi%C3%A9n%20conocida%20como,o%20mal%20c onductor%20que%20es. https://es.wikipedia.org/wiki/Ley_de_Ohm https://www.iim.unam.mx/mbizarro/Propiedades%20magneticas.pdf https://www.kimerius.com https://concepto.de/campo-magnetico/ https://es.wikipedia.org/wiki/Permeabilidad_magn%C3%A9tica

https://es.wikipedia.org/wiki/Susceptibilidad_magn%C3%A9tica https://es.wikipedia.org/wiki/Inducci%C3%B3n_electromagn%C3%A9tica https://www.aprendeconenergia.cl/glossary/induccion-magnetica/ https://es.slideshare.net/GinaLuna3/propiedades-termicasdelosmateriales

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