3. Propósito y contenido de la sesión
Propósito de la sesión
• Conocer sus propiedades físicas y como diferenciar entre los
materiales semiconductores intrínsecos y extrínsecos y
calcular la conductividad eléctrica
Contenido de la sesión
• Propiedades eléctricas
• Propiedades magnéticas
• Propiedades ópticas
4. Actividades de inicio:
¿Se ha preguntado alguna vez?
1.- ¿Si el diamante es buen conductor de la electricidad?
2.- ¿Cómo se calientan los alimentos en un horno de microondas?
3.- ¿Cuántos dispositivos hay en un microchip
6. PROPIEDADES FISICAS DE LOS MATERIALES
Las propiedades son aquellas que pueden ser examinadas sin que se produzcan un cambio
o alteración de la composición química de la materia
9. VOLUMEN
Se mide largo ancho y alto
CALOR
Es una forma de transferencia de
energía entre dos cuerpos el
calor fluye de los cuerpos de
mayor temperatura a menor
temperatura
10. DENSIDAD
Densidad es la relación
entre la masa de un cuerpo
y volumen que ocupa el
cuerpo
Gramo/m3; Kg/litro gr/ml
CONCENTRACIÓN
Indica la relación entre la
masa del soluto y el volumen
de la solución
Porcentaje en peso del soluto en relación del
volumen de la solución; gr / moles de soluto x litro
de solución
11. TEMPERATURA
Es una propiedad física
con la relación cantidad de
calor de un cuerpo
OLOR
Es una PF que depende del estimulo químico
que producen las moléculas sobre las células
olfativas
12. sabor
Esta relacionado con la sensación
que produce un alimento o bebida
al entrar al contacto con las
papilas gustativas
PLASTICIDAD (PLASTILINA)
ELASTICIDAD (RESORTE, LIGAS)
MALEABILIDAD (PAPEL DE ALUMINIO)
DUCTIL (Fibras de poco grosor el cobre en los cables)
VISCOSIDAD ( miel, aceite)
FLUIDEZ (pueden fluir con facilidad ejemplo el agua)
13. PROPIEDADES FISICAS DE LOS MATERIALES
Las propiedades físicas, es
usado común mente para
definir el comportamiento
de los materiales en
respuesta a la fuerza física
distante de las mecánicas.
Propiedades volumétricas y de fusión se relaciona con el volumen de los sólidos y
la manera en que las afecta la temperatura.
Las propiedades físicas son
importantes en la manufactura
porque es frecuente que influya en el
rendimiento del proceso
Densidad La densidad de una sustancia
es el cociente entre la masa y el volumen:
Densidad = Masa/Volumen d = m/V La
masa y el volumen son propiedades
generales o extensivas de la materia,
14. El comportamiento físico de los
materiales magnéticas, ópticas y
térmicas, que vienen
determinadas, entre su
estructura y ordenamiento
atómico y la estructura
cristalina.
Estas propiedades físicas pueden ser:
introduciendo imperfecciones en la
estructura atómica,
variando el tamaño de grano,
modificando la microestructura, etc;
por ello son también función del
proceso
De fabricación y de su
composición,
CONDUCCIÓN ELÉCTRICA EN METALES
Actividades de desarrollo:
15. Las propiedades principales
eningeniería de los
materiales son:
Propiedades mecánicas:
basadas en el comportamiento
ante un fenómeno externo.
Propiedades ópticas:
basadas en el
comportamiento de los
materiales frente a la
luz.
Propiedades
eléctricas: basadas
en como reacciona un
material ante un
campo eléctrico
Propiedades
magnéticas:
basada en el
comportamiento
de un material en
presencia de un
campo
magnético.
•Propiedades térmicas:
basada en la reacción de
un material en durante
cambios de temperatura.
17. Ley de Ohm
El flujo de corriente en ampere que circula por un circuito eléctrico
cerrado, es directamente proporcional a la tensión o voltaje aplicado, e
inversamente proporcional a la resistencia en ohm de la carga que
tiene conectada.
Tensión o voltaje "E", en volt (V)
Intensidad de la corriente " I ",
en ampere (A) Resistencia "R" en
ohm (Ώ) de la carga o consumidor
conectado al CIRCUITO
FÓRMULA
Desde el punto de vista matemático el
postulado anterior se puede representar
por medio de la siguiente Fórmula General
de la Ley de Ohm:
18. La ecuación recibe el nombre de forma macroscópica de la ley
de ohm; ya que los valores de i, V y R son dependientes de la
forma geométrica de un conductor eléctrico particular.
19.
20. La ley de Ohm
V
R I
V = Voltaje -------- Voltios V
R = Resistencia Ohms
I = Intensidad ---- Amperios A
27. Ejercicio 6
Un aparato eléctrico funciona a 220 V y tiene una resistencia de 50
ohmios ¿Cuál será la intensidad que circulará?
Datos
V = 220 Voltios
R = 50 ohmios
I = ¿?
28. Ejercicio 7
Un aparato tiene una resistencia de 10 ohmios
y circulan 2,5 Amperios. Determina el voltaje
del aparato
Datos
R = 10 ohmios
I = 2.5 Amperios
V = ¿?
39. Sustancia Resistividad (Ohm m)
Conductores
Plata 1.47 x 10-8
Cobre 1.72 x 10-8
Oro 2.44 x 10-8
Aluminio 2.75 x 10-8
Tungsteno 5.25 x 10-8
Platino 10.6 x 10-8
Acero 20 x 10-8
Plomo 22 x 10-8
Mercurio 95 x 10-8
Manganina 44 x 10-8
Constantán 49 x 10-8
Nicromo 100 x 10-8
41. Cada átomo de un semiconductor tiene 4 electrones en su órbita
externa (electrones de valencia), que comparte con los átomos
adyacentes formando 4 enlaces covalentes. De esta manera cada
átomo posee 8 electrones en su capa más externa, formando una red
cristalina, en la que la unión entre los electrones y sus átomos es muy
fuerte. Por consiguiente, en dicha red, los electrones no se desplazan
fácilmente, y el material en circunstancias normales se comporta
como un aislante.
46. PROPIEDADES MAGNETICAS
Ejercicio N° 8
Un filamento metálico de 1,5 m de largo y 5 cm de diámetro tiene una
resistividad de 1.7 x 10 -8¿Calcular la resistencia?
DATOS:
l = 1,5 m
Ø = 5 cm == radio 2,5 cm
= 0.025 m
P = 1.7 x 10 -8 Ohms x metros
R = ¿?
47. Ejercicio N° 9
Calcular la sección del readio que ha de tener un cable de 1,5 hectómetros
de largo, si sabemos que el hierro (resistividad 12 x 10 -8 ohmios x metros)
y queremos que tenga una resistencia de 2 ohmios
DATOS:
L = 1,5 hm = 150 metros
P = 12 x 10 -8 ohmios x metros
R = 2 ohmios
A = ¿?
Radio = ¿?
48. Ejercicio N° 10
Queremos construir una catenaria para un tren de 100 Km de largo,
con unos filamentos metálicos de 25 cm de diámetro, de manera que
haya una resistencia de 0.03 ohmios ¿Cuál ha de ser la resistividad del
material utilizado?
DATOS:
L = 100 Km = 100000 metros
Ø = 25 cm = radio = 12.5 cm
= 0.125 metros
R = 0.03 ohmios
52. Las propiedades magnéticas macroscópicas de los materiales son
producto de los momentos magnéticos asociados con los
electrones individuales.
Cuando el electrón gira alrededor del núcleo, se convierte en una
carga eléctrica en movimiento, por lo que se genera un momento
magnético
54. A temperaturas superiores a Tc, los materiales, los materiales ferromagnéticos
se vuelven paramagnéticos. Para el hierro Tc = 768ºC
Los materiales ferromagnéticos a temperaturas inferiores a Tc están
compuestos por regiones de volumen pequeño en las cuales existe un
alineamiento de los dipolos en la misma dirección.
www.youtube.com/watch?v=IXCRmS3R0J8
55. PROPIEDADES MAGNETICAS
Los campos magnéticos son producidos también por conductores que transportan corriente. En la figura M
se ilustra la formación de un campo magnético alrededor de una larga bobina de alambre de cobre,
llamada solenoide, cuya longitud es larga con respecto a su radio. Para un solenoide de n vueltas y longitud
l, la intensidad de campo magnético H es:
ECUACIÓN M.1
57. PROPIEDADES MAGNETICAS
El nuevo campo magnético aditivo se denomina inducción magnética o densidad de flujo, o simplemente
inducción, y está dado por el símbolo B.
La inducción magnética B es la suma del campo aplicado H y el campo externo que surge de la magnetización
de la barra dentro del solenoide. El momento magnético inducido por unidad de volumen debido a la barra,
recibe el nombre de intensidad de magnetización o magnetización, y se indica por el símbolo M. En el sistema
de unidades SI,
ECUACIÓN M.2
M.2
N
60. PROPIEDADES MAGNETICAS
Susceptibilidad magnética
Puesto que el magnetismo de un material magnético es proporcional al campo
aplicado, un factor de proporcionalidad denominado susceptibilidad magnética Xm se
define como:
ECUACIÓN M.7
Momento magnético de un electrón del átomo no apareado
Cada electrón que gira sobre su propio eje; se comporta como un dipolo magnético
y tiene un momento de dipolo denominado magnetón de Bohr mB. Este momento
de dipolo tiene un valor de
63. Están directamente
relacionados con la forma en
que reaccionan a la luz.
Transparente; Translúcido;
Opaco
Tipos de materiales
Refracción Reflexión
64.
65.
66.
67.
68.
69. Índice de refracción
REFRACCIÓN DE LA LUZ
ECUACIÓN YY2
FIGURA Y.2
Refracción de un haz luminoso cuando éste se transmite desde el
vacío (aire) a través de
vidrio de sosa-cal-sílice.
70. REFRACCIÓN DE LA LUZ
C = 300000 Km/ segundo
C = Latín celéritas = celeridad
71. Se puede decir que la velocidad de la Luz en el vacío es de
C = 3 x 10 -8 metros / segundo
79. Como sabemos el índice de refracción de la luz es
Índice de refracción = velocidad de la luz en el vacío sobre la
velocidad de la luz en el medio
V = c / n
80. Sen 01 = Sen 02
V1 V2
V = c
n
Sen 01 = Sen 02
c c
n1 n2
81.
82.
83.
84. FIGURA Y.2
Refracción de un haz luminoso cuando éste se transmite
desde el vacío (aire) a través de
vidrio de sosa-cal-sílice.
90. Ejercicio N° 11
Un rayo de luz incide en el agua y sale al aire, sabiendo que el ángulo
de incidencia es de 30° y que el agua tiene un índice de refracción de
1.33. Calcule el ángulo de refracción
92. CAPACIDAD TÉRMICA Y CALOR ESPECIFICO
Cuando se aplica calor, los átomos gana energía térmica y vibran a una amplitud y frecuencia
particulares. La vibración de cada átomo se transfiere a los átomos circundante y produce una
onda elástica llamada FONÓN; La energía E del Fonón se puede expresar en términos de la
longitud de onda donde h es la constante de Planck y e es la velocidad de la luz o frecuencia e
igual que la ecuación
Ecuación z
La energía necesaria para cambiar a un grado la temperatura del material es la
capacidad calorífica o calor especifico
96. ❑ Realiza una síntesis del tema
❑ Resuelve dudas y conclusiones
❑ Recomienda que ejercicios deben de resolver de la práctica
Actividades de cierre:
97. ¿Cuál material tiene la conductividad térmica mas alta?
¿Qué materiales se usan para proteger el transbordador espacial
contra altas o bajas temperaturas extremas?
Metacognición
98. (Smith William F (2010) Fundamentos de la ciencia e ingeniería de materiales 5° ed. México D. F)
ENLACE
https://archive.org/details/FundamentosDeLaCienciaEIngenieriaDeMaterialesEdicion4WilliamF.SmithJavadH
ashemi/mode/2up
Referencia bibliográfica y de imágenes
URL:
https://www.youtube.com/watch?v=IXCRmS3R0J8
https://www.youtube.com/watch?v=aOz7EDnmVMw
