Cinvestav Querétaro

Propiedades eléctricas, magnéticas, y ópticas

Objetivo: Se dará a los estudiantes una información no sólo acerca de las propiedades eléctricas y dieléctricas de diferentes materiales (metales, aleaciones, semiconductores, aislantes, amorfos, cerámicos y materiales poliméricos), sino también qué parámetros de la estructura se pueden obtener a partir de mediciones eléctricas. Se hará una introducción a los fenómenos magnéticos y a la teoría de ondas electromagnéticas y propiedades ópticas de materiales.

1.0 Electrostática

1.1 Carga eléctrica.

1.2 Ley de Coulomb.

1.3 El campo eléctrico.

1.4 El dipolo eléctrico.

1.5 Ley de Gauss y aplicaciones.

1.6 Ecuaciones de Poisson y de Laplace.

1.7 El potencial electrostático.

1.8 Capacitor de placas paralelas.

1.9 Los dieléctricos y la ley de Gauss.

2.0 Campo Electrostático en Materiales Dieléctricos

2.1 Polarización, polarización electrónica, polarización iónica, polarización dipolar.

2.2 La ecuación de Clausius-Mossotti.

2.3 Moléculas polares y no polares.

2.4 Modelo de Debye para dieléctricos polares.

2.5 Ferroeléctricos.

2.6 Constante dieléctrica de dos medios.

  1. Conductividad CD.

3.1 Ley de Ohm.

3.2 Resistividad eléctrica de los metales y de aleaciones.

3.3 Conductividad eléctrica de semiconductores, conductividad intrínseca y conductividad por impurezas.

3.4 Conductividad eléctrica de semiconductores policristalinos.    

3.5 Conductividad de polímeros, conductividad iónica.

3.6 Conductividad materiales amorfo. 

3.7 Conductividad de materiales dieléctricos.

3.8 Corriente limitada por carga espacial.

3.9 Ruptura dieléctrica.

3.10 Aproximaciones de medio efectivo, modelos de Maxwell-Wagner,        Bruggerman, McLachlan.

3.11 Percolación

  1. Corriente alterna

4.1 Impedancia y admitancia.

4.2 Modelos para descripción de sistema de dos fases con circuito equivalente.

4.3 Modelo de sistema granos y frontera de granos.

 4.4 Corriente de desplazamiento.

4.5 Permitividad compleja.

4.6 Ecuación de Debye, relajación dieléctrica.

4.7 Ecuaciones de Cole-Cole, Cole-Davidson, Havriliak-Negami.

4.8 Polarización.

5.0 Campos Magnéticos y Propiedades Magnéticas

            5.1 Ley de Biot-Savart

5.2 Ley de Ampere

5.3 El dipolo magnético

5.4 Magnetización

5.5 Permeabilidad magnética

5.6 Diamagnetismo, paramagnetismo y ferromagnetismo

5.7 Ley de inducción de Faraday

5.8 Energía magnética

5.9 Flujo magnético.

6.0 Campos magnetostáticos en materiales

6.1 Magnetización

6.2 El campo magnético producido por un material magnético.

6.3 Potencial escalar magnético y densidad de polos magnéticos.

6.4 Fuentes del campo magnético: intensidad magnética.

6.5 Las ecuaciones de campo.

6.6 Susceptibilidad y permeabilidad magnéticas e histéresis.

6.7 Condiciones en la frontera sobre los vectores de campo.

6.8 Problemas de valores en la frontera en los que intervienen materiales magnéticos.

6.9 Energía Magnética

7.0 Inducción electromagnética

7.1 Inducción electromagnética

7.2 Autoinductancia y inductancia mutua

7.3 Fórmula de Neumann

7.4 Inductancias en serie y en paralelo.

8.0 Ondas Electromagnéticas y Propiedades Ópticas

8.1 Corriente de desplazamiento

8.2 Ecuaciones de Maxwell

8.3 La ecuación de onda

8.4 Ondas planas

8.5 Polarización de ondas EM

8.6 Densidad y flujo de energía

8.7 Propagación de ondas en medios dispersivos y medios conductores.

8.8 Coeficientes complejos de Fresnel

8.9 Reflexión y transmisión de ondas electromagnéticas.

8.10 Modelo del oscilador armónico de Drude-Lorentz

 

Referencias:

R.1 M. P. Lorrain, D. R. Corson and F. Lorrain. Electromagnetic Fields and Waves, 3a edición. W. H. Freeman and Company.

R.2 M. A. White. Properties of Materials. Oxford University Press (1999).

R.3 J. R. Reitz, F. J. Milford y R. W. Christy. Fundamentos de la Teoría Electromagnética. 4a edición, Addison Wesley Interamericana.

R4. Halliday, Resnick, and Krane, Física (2006).

R5. Gorur G. Raju. Dielectrics in Electric Fields. Marcel Dekker, Inc. (2003).

R6. F. Kremer, A, Schonhals. Broadband dielectric spectroscopy, Springer (2003).

R7. Rolf E. Hummel. Electronic Properties of Materials., Springer (2011).

R8. Murray A. Lampert and Peter Mark. Current Injection in Solids. Academic Press, New York (1970).

R9. E. Barsoukov, J. Ross Macdonald. Impedance Spectroscopy: Theory, Experiment, and Applications. Wiley (2005).

R10. Agilent. Basics of Measuring the Dielectric Properties of Materials. Application Note. Agilent Technologies (2006).

R11. G. A. Vorob’ev, S. G. Ekhanin, N. S. Nesmelov, Electrical breakdown in solid dielectrics (2005).

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