teoria electromagnetica


Abstracto-- El presente artículo trata de la presencia de materiales piezoeléctricos, que permiten el funcionamiento de los encenderos (chisperos), sin la necesidad de emplear pilas, cables o piedras.

INTRODUCCION.
En 1880, Jacques y Pierre Curie descubrieron que al aplicar presión a un cristal de cuarzo se establecían cargas eléctricas en éste; ellos llamaron a este fenómeno “el efectopiezoeléctrico”. Más tarde ellos verificaron que un campo eléctrico aplicado al cristal proporcionaba una deformación al material. Este efecto era referido como “efecto piezo inverso”. Los materiales piezoeléctricos, por lo tanto, pueden ser utilizados para convertir energía eléctrica en energía mecánica y viceversa.
Efecto piezoeléctrico.
Al crear una presión mecánica sobre la superficie delcristal se produce la diferencia de potencial eléctrico, y que se puede representar con el encendido de una bombilla, una presión ejercida genera electricidad.








Efecto piezoeléctrico inverso.
De forma inversa si se aplica una diferencia de potencial eléctrico en la superficie del cristal esta sufrirá una expansión o contracción de su volumen, resultando en la formación de ondasmecánicas que se propagan por el espacio libre.

Actualmente el efecto piezoeléctrico es a menudo encontrado en la vida diaria. Por ejemplo, en encendedores de gas para cigarrillos o encendedores para parrillas en estufas de gas; una palanca aplica presión a un cristal piezoeléctrico creando un campo eléctrico lo bastante fuerte para producir una chispa que encienda el gas.

I. CAMPO ELECTRICO
Esde vital importancia comenzar definiendo lo que es un campo eléctrico.
El campo eléctrico es un campo físico que es representado mediante un modelo que describe la interacción entre cuerpos y sistemas con propiedades de naturaleza eléctrica. Matemáticamente se describe como un campo vectorial en el cual una carga eléctrica puntual de valor sufre los efectos a de una fuerza eléctrica dada por lasiguiente ecuación:


Es necesario comprender dicho concepto para estar claros en el desarrollo de nuestro tema, que es la aplicación de dichos campos eléctricos en la vida cotidiana, como lo es en un encendedor electrónico.



II. PIEZOELECTRICOS.
Son cristales naturales o sintéticos que no poseen centro de simetría. El efecto de una compresión o de un cizallamiento consiste endisociar los centros de gravedad de las cargas positivas y de las cargas negativas. Aparecen de este modo dipolos elementales en la masa y, por influencia, cargas de signo opuesto en las superficies enfrentadas.
Pueden distinguirse dos grupos de materiales: los que poseen carácter piezoeléctrico de forma natural (cuarzo, turmalina) y los llamados ferroeléctricos, que presentan propiedadespiezoeléctricas tras ser sometidos a una polarización (tantalio de litio, nitrato de litio, berlinita en forma de materiales monocristalinos y cerámicas o polímeros polares bajo forma de microcristales orientados).
Dentro de los 32 grupos cristalográficos existen 21 que no tienen un centro de simetría, y de estos, unos 20 exhiben directamente piezoelectricidad (la número 21 es la clase cúbica 432). Diez deestos son polares, es decir, presentan polarización instantánea debido a que contienen un dipolo eléctrico en su celda unidad, y el material exhibe piroelectricidad, de entre estos algunos son además ferroeléctricos cuando este dipolo puede invertirse la dirección del dipolo mediante la aplicación de un campo eléctrico.

Para explicar este fenómeno debemos volcar nuestra atención en la estructuracristalina de estos materiales.

Como sabemos, las moléculas pueden ser polares o no polares, aunque la suma de los momentos internos del cuerpo sea cero. Algunos materiales no solo están compuestos por moléculas polares, sino que éstas están alineadas en lo que se conoce como dominios.

Así, el objeto presenta un momento dipolar neto observable y permanente. Estos objetos son llamados...