lunes, 31 de octubre de 2011
CELDA ELECTROLÍTICA: ELECTRODEPOSICIÓN
La electrodeposición:
es un procedimiento electroquímico mediante el cual se logra cubrir una pieza con una fina capa de determinado metal. Para lograrlo se sumerge la pieza a cubrir en una solución electrolítica que contiene los iones del metal que formará la capa.La pieza se pondrá en contacto con una fuente de corriente continua y con un electrodo que cumplirá la función de ánodo, cediendo electrones para que los iones metálicos en solución se reduzcan y se depositen sobre la pieza, que cumple la función de cátodo. De esta manera se obtiene el recubrimiento metálico en la pieza.Recordemos que el ánodo de este sistema estará hecho del metal con que se quiere recubrir la pieza, para que pueda disolverse, oxidarse, cediendo electrones y aportando iones a la solución, a medida que los iones que estaban presentes en la solución, se reducen y se depositan sobre la pieza a recubrir, que funciona como cátodo en el sistema. Todo este proceso es posible gracias a la corriente continua que permite la movilización de electrones.Otro punto a destacar es que las propiedades que tendrá la capa que recubre la pieza, depende directamente de la corriente que se haya aplicado. La adherencia de la capa, su calidad, la velocidad de deposición, dependen del voltaje y de otros factores relacionados con la corriente aplicada.También hay que tener en cuenta que si el objeto a recubrir tiene una superficie intrincada, la capa formada será más gruesa en algunos puntos y más fina en otros. De todos modos, existen maneras de eludir este inconveniente, por ejemplo, utilizando un ánodo con forma similar a la de la pieza a recubrir.Este procedimiento es utilizado para brindarle resistencia a la corrosión a una determinada pieza, también para que aumente su resistencia a la abrasión, para mejorar su estética, entre otras funciones.Una de las aplicaciones frecuentes de este procedimiento, es en la joyería, en donde una pieza realizada con un material barato, se recubre de una capa de oro o plata, para protegerla de la corrosión y para aumentar el valor de la pieza.Incluso se logran recubrir piezas plásticas con capas metálicas, logrando que la pieza tenga las propiedades del metal, en su superficie.La electrodeposición es uno de los procesos electroquímicos aplicado a nivel industrial, que tiene mayor importancia en cuanto a volumen de producción, y es también uno de los que causan mayor impacto económico, ya que se logra que piezas constituidas por material barato, tengas excelentes características de resistencia a la corrosión, gracias a la capa metálica electrodepositada. Algunos ejemplos son el zincado electrolítico, los procesos de estañado y cormado, entre otros.
viernes, 28 de octubre de 2011
constante dielectrica
Constante dieléctrica
Si entre las placas de un condensador plano introducimos un dieléctrico, el campo eléctrico, y por tanto la diferencia de potencial, disminuye como consecuencia de la polarización en su interior. Al factor de disminución se le llama constante dieléctrica, y es un número adimensional característico de cada material. En la tabla se muestra la constante dieléctrica y la resistencia dieléctrica de algunos materiales.
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jueves, 27 de octubre de 2011
Uso de la Constante Dieléctrica
Dentro de los usos de la constante dieléctrica, se encuentran la de parámetro para la determinación de aplicación de materiales en ciertas circunstancias. Como se ha expuesto un dieléctrico sirve para aumentar la capacidad de carga de un capacitor, (capacitancia). Entonces al conocer la constante dieléctrica puedo determinar entre muchas cosas la capacitancia inical, la carga de cada placa del capacitor.
Por ejemplo:
El vidrio es un material amorfo, sin apenas estructura cristalina, compuesto principalmente por óxidos de silicio y otros óxidos metálicos que según la proporción en la que se encuentra presente confiere al vidrio unas determinadas características.
Algunas de las características más destacadas de la fibra de vidrio son:
Por ejemplo:
El vidrio es un material amorfo, sin apenas estructura cristalina, compuesto principalmente por óxidos de silicio y otros óxidos metálicos que según la proporción en la que se encuentra presente confiere al vidrio unas determinadas características.
De forma general presentan buena resistencia a impacto y son buenos aislantes. Son más baratas que la fibra de carbono o kevlar.
Los tipos de fibra de vidrio más usados en aplicaciones aeronáuticas son el vidrio S (para aplicaciones en las que requiera alta resistencia a la tracción) y vidrio E (presenta buenas propiedades de aislamiento eléctrico), este último es el más empleado enl a producción de fibras de vidrio textil.
Algunas de las características más destacadas de la fibra de vidrio son:
- Buena resistencia a tracción
- Buena resistencia al calor y al fuego
- Buena resistencia a agentes químicos y a la humedad
- Alto coeficiente de dilatación térmica
- Baja constante dieléctrica y alta resistencia dieléctrica que la hacen ideal para aislamiento eléctrico.
video representativo de la constante dielectrica
este es un claro ejemplo de la constante dielectrica
constante dielectrica
Constante dieléctrica
La constante dieléctrica o permitividad relativa de un medio continuo es una propiedad macroscópica de un medio dieléctrico relacionado con la permitividad eléctrica del medio.
en relación la rapidez de las ondas electromagnéticas en un dieléctrico es:
donde k es la constante dieléctrica y km es la permeabilidad relativa
El nombre proviene de los materiales dieléctricos, que son materiales aislantes o muy poco conductores por debajo de una cierta tensión eléctrica llamada tensión de rotura. El efecto de la constante dieléctrica se manifiesta en la capacidad total de un condensador eléctrico. Cuando entre los conductores cargados o paredes que lo forman se inserta un material dieléctrico diferente del aire (cuya permitividad es prácticamente la del vacío) la capacidad de almacenamiento de la carga del condensador aumenta. De hecho la relación entre la capacidad inicial Ci y la final Cf vienen dada por la constante eléctrica:
Donde ε es la permitividad eléctrica del dieléctrico que se inserta.
Además el valor de la constante dieléctrica K de un material define el grado de polarización eléctrica de la substancia cuando esta se somete a un campo eléctrico exterior. El valor de K es afectado por muchos factores, como el peso molecular, la forma de la molécula, la dirección de sus enlaces (geometría de la molécula) o el tipo de interacciones que presente.
Cuando un material dieléctrico remplaza el vacío entre los conductores, puede presentarse la polarización en el dieléctrico, permitiendo que se almacenen cargas adicionales.
La magnitud de la carga que se puede almacenar entre los conductores se conoce como capacitancia ésta depende de la constante dieléctrica del material existente entre los conductores, el tamaño, la forma y la separación de los mismos.
Medición de la constante dieléctrica de los materiales
La constante dieléctrica puede ser medida de la siguiente manera, primero medimos la capacidad de un condensador de prueba en el vacío Ci (o en aire si aceptamos un pequeño error), luego usando el mismo condensador y la misma distancia entre sus placas se mide la capacidad con el dieléctrico insertado entre ellas Cf.
La constante dieléctrica puede ser calculada como:
Factores de disipación y pérdidas dieléctricas
Cuando aplicamos una corriente alterna a un dieléctrico perfecto, la corriente adelantará al voltaje en 90°, sin embargo debido a las pérdidas, la corriente adelanta el voltaje en solo 90°-δ, siendo δ el ángulo de pérdida dieléctrica. Cuando la corriente y el voltaje están fuera de fase en el ángulo de pérdida dieléctrica se pierde energía o potencia eléctrica generalmente en forma de calor.
El factor de disipación está dado por FD=Tan δ y el factor de pérdida dieléctrica es FP=K Tan δ.
Los dielectricos, como han de saber, son aislantes que al ser sometidos a un voltaje, crean un campo electrico, y de sobrepasarse este voltaje (voltaje de ruptura del dielectrico), estos se vuelven conductores. Su principal aplicacion de los dielectricos es en capacitores (condensadores, filtros). Y una caracteristica en ellos, es precisamente el voltaje de ruptura que tienen, este al ser excedido, el dielectrico se vuelve conductor, hay un corto circuito, y el capacitor explota. Esto se puede ver principalmente en los capacitores electroliticos, que usan un electrolito como dielectrico, otros simplemente se queman. Aqui unos videos de este tipo de capacitores explotando.
Como complemento... Dielectricos en capacitores...
La mayoria de los capacitores poseen un material no conductor o dielectrico entre sus placas conductoras.
Colocar un dielectrico entre las placas de un capacitor tiene tres funciones:
1) Resuelve el problema de mantener las placas con una separacion muy pequeña.
2) Aumenta la diferencia de potencial (V) maxima posible entre las placas.
* Cualquier material aislante sujeto a un campo electrico de intensidad suficientemente grande, experimenta una ruptura dielectrica, una ionizacion parcial que permite la conduccion a traves del material.
Como en el sig. video:
3) La capacitancia de un capacitor es mayor cuando existe un material dielectrico entre las placas que cuando hay vacio.
Colocar un dielectrico entre las placas de un capacitor tiene tres funciones:
1) Resuelve el problema de mantener las placas con una separacion muy pequeña.
2) Aumenta la diferencia de potencial (V) maxima posible entre las placas.
* Cualquier material aislante sujeto a un campo electrico de intensidad suficientemente grande, experimenta una ruptura dielectrica, una ionizacion parcial que permite la conduccion a traves del material.
Como en el sig. video:
3) La capacitancia de un capacitor es mayor cuando existe un material dielectrico entre las placas que cuando hay vacio.
Pero...¿Cómo se Calcula? Medición y Capacidad
La constante dieléctrica puede ser medida de la siguiente manera:
Primero medimos la capacidad de un condensador de prueba en el vacío Ci (o en aire si aceptamos un pequeño error), luego usando el mismo condensador y la misma distancia entre sus placas se mide la capacidad con el dieléctrico insertado entre ellas Cf.
La constante dieléctrica puede ser calculada como:
Cf
--- = K
Ci
Aun asi necesitamos saber el concepto de capacidad:
En electromagnetismo y electrónica, la capacidad o capacitancia eléctrica es la propiedad que tienen los cuerpos para mantener una carga eléctrica. La capacitancia también es una medida de la cantidad de energía eléctrica almacenada para un potencial eléctrico dado. El dispositivo más común que almacena energía de esta forma es el condensador. La relación entre la diferencia de potencial (o tensión) existente entre las placas del condensador y la carga eléctrica almacenada en éste, se describe mediante la siguiente ecuación:
Q
---- = C
V
donde:
C es la capacidad, medida en faradios (en honor al físico experimental Michael Faraday); esta unidad es relativamente grande y suelen utilizarse submúltiplos como el microfaradio o picofaradio.
Q es la carga eléctrica almacenada, medida en culombios;
V es la diferencia de potencial (o tensión), medida en voltios.
Primero medimos la capacidad de un condensador de prueba en el vacío Ci (o en aire si aceptamos un pequeño error), luego usando el mismo condensador y la misma distancia entre sus placas se mide la capacidad con el dieléctrico insertado entre ellas Cf.
La constante dieléctrica puede ser calculada como:
Cf
--- = K
Ci
Aun asi necesitamos saber el concepto de capacidad:
En electromagnetismo y electrónica, la capacidad o capacitancia eléctrica es la propiedad que tienen los cuerpos para mantener una carga eléctrica. La capacitancia también es una medida de la cantidad de energía eléctrica almacenada para un potencial eléctrico dado. El dispositivo más común que almacena energía de esta forma es el condensador. La relación entre la diferencia de potencial (o tensión) existente entre las placas del condensador y la carga eléctrica almacenada en éste, se describe mediante la siguiente ecuación:
Q
---- = C
V
donde:
C es la capacidad, medida en faradios (en honor al físico experimental Michael Faraday); esta unidad es relativamente grande y suelen utilizarse submúltiplos como el microfaradio o picofaradio.
Q es la carga eléctrica almacenada, medida en culombios;
V es la diferencia de potencial (o tensión), medida en voltios.
Constante dieléctrica
La constante dieléctrica, también conocida bajo el nombre de permitividad relativa, cuando nos referimos a un medio de tipo continuo, hace referencia a una propiedad de tipo macroscópica, de un medio que es dieléctrico, es decir, que no posee conductividad eléctrica, por lo cual se tratan como aislantes de la electricidad, relacionándolo con la permitividad que tiene un medio a la electricidad.
La permitividad, es una constante utilizada en física, para determinar el campo eléctrico que se ve afectado o afecta a un medio concreto.
ej.
En un condensador eléctricomiércoles, 26 de octubre de 2011
electro quimica
Electroquímica es una rama de la química que estudia la transformación entre la energía eléctrica y la energía química.1 En otras palabras, lasreacciones químicas que se dan en la interfase de un conductor eléctrico (llamado electrodo, que puede ser un metal o un semiconductor) y un conductor iónico (el electrolito) pudiendo ser una disolución y en algunos casos especiales, un sólido.
Hay varias aplicaciones electroquímicas importantes en el marco de la naturaleza y de la industria. La generación de energía química en la fotosíntesis es también un proceso electroquímico, así como la producción de metales como aluminio y titanio y en el proceso de galvanización con metales.
En el mecanismo de los alcoholímetros también aparece la electroquímica, donde un metal se oxida mediante electro deposición y se detecta el nivel de alcohol de los conductores ebrios gracias a la redox del etanol.
Los impulsos nerviosos en las neuronas están basados en la energía eléctrica generada por el movimiento de los iones de sodio y potasio hacia dentro y hacia afuera de las células. Ciertas especies de animales, como las anguilas, pueden generar un fuerte potencial eléctrico capaz de incapacitar animales mucho mayores que las mismas.
Dielectric Breakdown of Air Exceeded
No estoy seguro si se trata de lo mismo... juzguen y saquenme de la duda, a lo que tengo entendido el arco electrico se formo debido a que se supero el punto dielectrico del aire... cierto o no??
Tabla con Algunas Constantes Dielectricas
Bueno, veo que ya publicaron informacion acerca de la constante dielectrica, pero nadie menciono los valores, asi que aqui les dejo una tabla con los valores de la constante dielectrica para algunos medios (sustancias).
Fuentes:
Resnick, H & K. Física Vol. 1
Sears, Z & Y. Física Universitaria
Resnick, H & K. Física Vol. 1
Sears, Z & Y. Física Universitaria
Constante Dieléctrica a 20°C
Material | Constante Dieléctrica (k) |
| Vacío | 1 |
| Aire | 1.00059 |
| Polipropileno | 2.2 |
| Poliestireno | 2.6 |
| Policarbonato | 2.8 |
| Poliéster | 3.3 |
| Papel | 3.5 |
| Aceite de transformadores | 4.5 |
| Vidrio pyrex | 4.7 |
| Mica | 5.4 |
| Porcelana | 6.5 |
| Silicio | 12 |
| Agua | 80.4 |
| Cerámica de titanio | 130 |
| Titanato de estroncio | 310 |
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