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APLICACIONES DEL CAMPO ELÉCTRICO

Primero que nada vamos a dar un pequeño repaso sobre campo eléctrico se define como sigue: toda la carga eléctrica en reposo energiza el espacio que lo rodea. A este espacio energizado se le llama campo eléctrico.
El campo eléctrico se representa con la letra E y es la razón de la fuerza que el propio campo ejerce sobre una carga eléctrica colocada en el.
Acontinuación presento algunas aplicaciones del campo eléctrico:

Primera aplicación del campo eléctrico:




En los antiguos encendedores de cigarrillos, el gas o la "bencina blanca" se enciende con chispas producidas por la fricción de un rodillo metálico contra una piedra. El color amarillo-rojizo de las chispas corresponde a la temperatura de laspartículas de piedra que se han desprendido. Por otro lado, los chisperos eléctricos (tanto los que usan pilas como los que se conectan a la red eléctrica a través de un cable), generan un campo eléctrico superior a tres kilovoltio por milímetro (i.e., 3 kV/mm), suficiente para ionizar el aire produciendo chispas de color blanco-azulado, de mayor temperatura.

Pero existen otros chisperos paraestufas, cocinas y hornos (también usados en encendedores de gas para cigarrillos), que tampoco tienen piedras y que parecen inagotables, pues producen chispas azuladas sin poseer cables, ni pilas o baterías. De hecho, hace unas 3 décadas se anunciaban por televisión diciendo simbólicamente "duran 104 años!" Uno podría entonces preguntarse de dónde obtienen energía estos chisperos. Como los que usanpiedras, la energía proviene del esfuerzo del usuario, en presionar o accionar un mecanismo. Pero la pregunta central es: ¿cuál es el principio físico de estos
Chisperos, inagotables?

Al desarmar cualquiera de estos dispositivos, uno se sorprende al ver que solo tienen 4 partes simples:

(1) Una o dos piezas cerámicas alargadas (que suelen estar encerradas en un receptáculo),
(2) una palanca omecanismo sencillo de presión o impacto,
(3) dos partes metálicas que sirven de electrodos (una de ellas terminada en punta), y
(4) cables o contactos eléctricos que unen los electrodos con los cerámicos.

El conjunto está diseñado para presionar o golpear un tipo de material, que a partir de la presión genera el campo eléctrico necesario para ionizar el aire. Este fenómeno se denomina"piezoelectricidad", y los cerámicos que convierten energía mecánica en eléctrica, se denominan "piezoeléctricos". Además de los chisperos, se los utiliza en micrófonos, sensores de ultrasonido (en alarmas, ecógrafos y sonares), y en algunas de las viejas cápsulas fonocaptoras. Estos materiales también manifiestan el efecto piezoeléctrico inverso, la conversión de energía eléctrica en mecánica. Estopermite su utilización en buzzers, parlantes (principalmente los de alta frecuencia, denominados tweeters), y emisores de ultrasonido (en limpiadores, alarmas, cecógrafos y sonares).

El material piezoeléctrico básico suele ser un compuesto de la familia del circonato tita nato de plomo, Pb (Ti, Zr) O3, modificado con composiciones menores de otros aditivos. En presencia de un campo eléctrico(generado aplicando un voltaje en los extremos, a lo largo del cerámico), estos compuestos se "electrizan". Cuando se retira el campo, quedan eléctricamente cargados (análogamente a lo que sucede en el magnetismo con los materiales ferromagnéticos. Sin embargo, nunca deben confundirse ni el origen físico ni las características de la polarización eléctrica, con las de la magnetización ferromagnética). Loscerámicos que tienen esta propiedad, por analogía con los ferromagnéticos como el hierro y el níquel, se denominan "ferroeléctricos" (aunque no poseen hierro). Para convertir un ferroeléctrico en piezoeléctrico, se somete el cerámico a un tratamiento térmico de "polarización" en presencia de un campo eléctrico, a una temperatura cercana pero inferior a la temperatura de Curie (a la que dejan de...
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