Dieléctricos Campo electrostático

Documentos relacionados
El campo electrostático

Potencial eléctrico. Trabajo y energía potencial en el campo eléctrico. Potencial de una carga puntual: Principio de superposición

Campo eléctrico. Introducción a la Física Ambiental. Tema 7. Tema 7.- Campo eléctrico.

Electrostática. Campo electrostático y potencial

Facultad de Ciencias Curso Grado de Óptica y Optometría SOLUCIONES PROBLEMAS FÍSICA. TEMA 3: CAMPO ELÉCTRICO

Tema 3. Campo eléctrico

q v De acuerdo con esto la fuerza será: F qv B o bien F q v B sen 2 q v B m R R qb

El método de las imágenes

Campo magnético. Introducción a la Física Ambiental. Tema 8. Tema 8.- Campo magnético.

FUNDAMENTOS FÍSICOS DE LA INGENIERÍA TÉCNICA INDUSTRIAL FÍSICA II EUITI-UPM

INDUCCIÓN ELECTROMAGNÉTCA Y ENERGÍA DEL CAMPO MAGNÉTICO

ELECTROSTATICA. La electrostática es la parte de la física que estudia las cargas eléctricas en equilibrio. Cargas eléctricas

De acuerdo con esto la fuerza será: F qv B o bien F q v B sen. A esa fuerza se le denomina fuerza de Lorentz.

CAMPO ELÉCTRICO. r r. r Q Q. 2 r K = 2 u r. La fuerza que experimenta una carga Q debido a la acción del campo creado por una carga Q es:

Campo Magnético. Campo magnético terrestre. Líneas de campo magnético creadas por un imán. Líneas de campo creado por una espira circular

Tema 1: Electrostática * Ley de Coulomb y campo eléctrico. - Ley de Coulomb - Concepto y definición de campo eléctrico * Distribuciones de carga.

PROBLEMAS DE ELECTROESTÁTICA

INTERACCIÓN ELECTROMAGNÉTICA ELECTROMAGNETISMO. Campo magnético creado por un conductor

3.3.- Cálculo del campo eléctrico mediante la Ley de Gauss

En ese primer apartado estudiaremos la electrostática que trata de las cargas eléctricas en

Tema 2. Sistemas conservativos

MATERIALES DIELÉCTRICOS O AISLANTES

GALICIA / JUNIO 03. LOGSE / FÍSICA / EXAMEN COMPLETO

ELECTRICIDAD MODULO 2

Parte 3: Electricidad y Magnetismo

Interacción electromagnética 3 6. CAMPO ELÉCTRICO.

Física General III Potencial Eléctrico Optaciano Vásquez García CAPITULO IV POTENCIAL ELÉCTRICO

Física General III Ley de Gauss Optaciano Vásquez García CAPITULO III LEY DE GAUSS

CAPÍTULO III EL POTENCIAL ELÉCTRICO. El trabajo que se realiza al llevar la carga prueba positiva

Hidrostática y Fluidos Ideales.

avance de un sacacorchos que gira como lo hacemos para llevar el primer vector sobre el segundo por el

CAMPO ELÉCTRICO 7.1. FENÓMENOS DE ELECTRIZACIÓN 7.2. LEY DE COULOMB

Examen de Selectividad de Física. Septiembre Soluciones.

CARACTERÍSTICAS DE LOS GENERADORES DE CORRIENTE CONTINUA (C.C.)

Electricidad y Magnetismo. E.T.S.I.T. Universidad de Las Palmas de Gran Canaria

Guía 1: Campo Eléctrico y Diferencia de potencial

CURSO CERO DE FÍSICA ELECTROSTÁTICA

Sustituyendo los valores que nos da el problema obtenemos el siguiente valor para la fuerza:

Ecuación de Laplace y Ecuación de Poisson Teorema de Unicidad. Métodos de las Imágenes. Campos y Ondas UNIVERSIDAD NACIONAL DE LA PLATA ARGENTINA

TEMA3: CAMPO ELÉCTRICO

Ecuaciones generales Modelo de Maxwell

Interacción electromagnética 3 6. CAMPO ELÉCTRICO.

CUESTIONES Y PROBLEMAS DE CAMPO ELÉCTRICO. Ejercicio nº1 Cómo se manifiesta la propiedad de la materia denominada carga eléctrica?

Reflexiones sobre las Leyes de la ELECTROSTÁTICA

Interacción electromagnética 3 6. CAMPO ELÉCTRICO.

Capitulo 1. Carga y Campo eléctricos.

FUERZA ELECTRO MOTRIZ Y RESISTENCIA INTERNA DE UNA PILA

Ley de Gauss. Frecuentemente estamos interesados en conocer el flujo del campo eléctrico a través de una superficie cerrada, que viene dado por.

CONTENIDO Capítulo II.2 Campo y Potencial Eléctrico...2

Fluidos: generalidades y definiciones.

FUENTES DEL CAMPO MAGNETICO

22.6 Las 3 esferas pequeñas que se muestran en la figura tienen cargas q 1

D = 4 cm. Comb. d = 2 mm

5. Sistemas inerciales y no inerciales

a = G m T r T + h 2 a = G r T

Tema 6: Campo Eléctrico

Campo Eléctrico. 4πε. 10 i + 0 j m / s ; +3, J ; 0,21 m;3,36

Campos eléctricos generados por elipsoides uniformemente polarizados

Fundamentos de la prospección con radar de subsuelo.

v r m P M G M M RP JUNIO 2012 Opción A PROBLEMA 1

a) El campo gravitatorio es siempre atractivo, por lo que puede ser nulo en un punto del segmento que une a las dos masas.

Hoy trataremos algún aspecto del diseño de una vasija o depósito de pared delgada (t/r<10) sometida a presión interna

Electrostática. Ley de Coulomb. r r (E.1) r r

Energía del campo electrostático: Condensadores 1. Definición de condensador. Capacidad de un condensador. Cálculo de capacidades.

EL ESPACIO VECORIAL MAGNITUDES VECTORIALES

MAGNITUDES VECTORIALES:

Almacenan energía magnética generada como consecuencia de las variaciones de corriente. Suelen ser fabricados a medida por el propio diseñador.

TRABAJO DE LABORATORIO Nº 2: Potencial Eléctrico Mapa de Campo Eléctrico

Apéndice 4. Introducción al cálculo vectorial. Apéndice 2. Tabla de derivadas y de integrales inmediatas. Ecuaciones de la trigonometría

PARTE 1: Campo eléctrico. Magnitudes que lo caracterizan: intensidad de campo y potencial eléctrico.

PROBLEMA 1.- Una onda viajera que se propaga por un medio elástico está descrita por la ecuación

propiedad de la materia causada por la interacción electromagnética

5.- MEDIOS MATERIALES EN UN CAMPO ELECTROSTÁTICO

IES Menéndez Tolosa Física y Química - 1º Bach Energía potencial y potencial eléctrico I

r r r r r µ Momento dipolar magnético

b) ; como el trabajo no conservativo es nulo, la energía mecánica se conserva, es igual en el perihelio y en el afelio.

Tema 0 Conocimientos previos al curso de Física

Elcampomagnético 1. Tema Introducción

UNIDAD 4: CIRCUNFERENCIA CIRCULO:

Teoría Electromagnética

Posiciones relativas entre rectas y planos

Física 2º Bacharelato

PAUTA CONTROL 3 CÁLCULO EN VARIAS VARIABLES, 2014/1

CAMPO GRAVITATORIO: GENERALIZACIÓN

5 Procedimiento general para obtener el esquema equivalente de un transformador

0.2.4 Producto de un escalar por un vector. Vector unitario. 0.3 Vectores en el sistema de coordenadas cartesianas.

CAPÍTULO 15: TRIÁNGULOS RECTÁNGULOS

El campo eléctrico(i):ley de Coulomb

Unidad Nº 6: Electrostática

MAGNITUDES ESCALARES Y VECTORIALES

FLUJO POTENCIAL BIDIMENSIONAL (continuación)

CUERPOS REDONDOS. LA ESFERA TERRESTRE

100 Cuestiones de Selectividad

Resolución de triángulos rectángulos

UNIDAD IV: CAMPO MAGNETICO

UNIVERSIDAD DE ZARAGOZA

MATERIALES MAGNÉTICOS

1.1 Carga eléctrica 1.2 Fuerzas electrostáticas. Ley de Coulomb Principio de superposición en sistemas lineales 1.3 Campo eléctrico Objetivos:

Tema 6: Campo magnético

Examen de Selectividad de Física. Junio Soluciones.

Transcripción:

Dielécticos Campo electostático 1. Modelo atómico de un dieléctico. 2. Dielécticos en pesencia de campos elécticos:, D y. 4. negía en pesencia de dielécticos. 3. Ruptua dieléctica. BIBLIOGRAFÍA: Tiple. "Física". Cap. 24, vol.2, 5 ed.. Reveté. Seway. "Física". Cap. 20 vol 2. 3 ed McGawHill. MIGUL ÁNGL MONG BGOÑA SAVOINI Depatamento de Física

Intoducción Los mateiales aislantes son los mateiales en los que toda su caga eléctica es ligada. n estos mateiales no hay cagas libes como en los conductoes que se puedan move po el mateial. http://upload.wikimedia.og/wikipedia/commons/a/ab/ligne_hautetension.jpg Las cagas elécticas están fuetemente ligadas a los átomos o moléculas del mateial, no hay electones libes.

Intoducción: Conductoes y aislantes Los sólidos están fomados po átomos que inteaccionan ente sí. n esta inteacción los obitales electónicos más extenos (los de mayo enegía) se pueden mezcla con los obitales de los átomos vecinos, dando luga a las bandas de enegía continuas en las que se pueden move los electones, bandas de conducción, y egiones de enegía pohibidas, banda pohibida, donde no puede habe ningún electón. negía Banda de conducción Banda pohibida Aislantes Semiconducto Conductoes N i v e l e o c u p a d o s N i v e l e s v a c í o s 2 p ² 2 s ² Átomos libes Banda de valencia Distancia atómica

Modelo atómico de un dieléctico n un dieléctico o aislante, todas las cagas elécticas del mateial son cagas ligadas. Las cagas ligadas son las esponsables de la inteacción del mateial con el campo eléctico en el dieléctico. Las cagas ligadas se oientan al inteacciona con el campo eléctico, ceando una distibución nueva de caga que se llama caga de polaización. Modelo atómico simple Una caga puntual Ze odeada po una distibución esféica de caga negativa Ze fomada po electones (un modelo de un átomo) se polaiza en pesencia de un campo eléctico: = 0 p = 0 p La pesencia del campo eléctico polaiza el átomo. l átomo o molécula adquiee un momento dipola p.

Dielécticos en pesencia de campos elécticos l campo eléctico polaiza los átomos o moléculas dando luga a dipolos (átomos polaizados), cada uno con un momento dipola p=d q. = 0 p = 0 Dipolo de momento dipola p Cada dipolo tiende a oientae en la diección de campo eléctico, dado que es la diección en que su enegía es mínima: U= p. d p q Un mateial está fomado po una inmensa cantidad de átomos que se polaizan al se sometidos a un campo eléctico.

Dielécticos en pesencia de campos elécticos 0 Campo =0. Oientación de los átomos o moléculas al aza int Aplicando el pincipio de supeposición, el campo en el mateial, int, es el que se aplica 0 menos el inducido ind po la polaización int 0 ind Campo oientan. 0 ind los dipolos (átomos) se

Dielécticos en pesencia de campos elécticos Al aplica el campo eléctico, el mateial se polaiza, dando luga a la apaición de cagas de polaización, o caga polaizada, que antes no existían. Se puede obtene el campo en el inteio del mateial si conocemos el campo aplicado y la constante de pemeabilidad dieléctica ε del mateial (es una popiedad de cada mateial). Se llama constante de pemeabilidad dieléctica elativa, ε o k, a: int 0 ind Su valo siempe es mayo que 1, en geneal, ya que los dielécticos hacen que el campo eléctico en su inteio sea meno que el aplicado: 0 0 0 int Nota: Supondemos la situación más sencilla en que los mateiales son isótopos, homogéneos y lineales, paa los cuales ε es constante y mayo que 1. Hay mateiales en que ε no es constante y una dependencia funcional complicada.

Dielécticos en pesencia de campos elécticos Como el mateial está polaizado, se dice que su polaización total,, es igual a la suma de la polaización de cada uno de sus átomos: p np si todos los dipolos son iguales. Se puede obtene el momento dipola total si se conoce la susceptibilidad eléctica del mateial, χ: e 0 ; Unidades SI []=C/m La densidad de caga polaizada en la supeficie del mateial es: n 2 Donde n es un vecto unitaio nomal a la supeficie. Se define el desplazamiento eléctico como: D (1 ) 0 0 l desplazamiento eléctico es un campo que solo depende de las cagas libes.

Dielécticos en pesencia de campos elécticos fecto de los dielécticos. Los dielécticos poducen una educción del campo eléctico especto al que había en caso de vacío debido a la apaición de cagas de polaización. Todos los esultados vistos hasta ahoa son iguales en dielécticos homogéneos, isótopos y lineales sin más que sustitui: o s deci, si solo tenemos en cuenta las cagas libes y suponemos ε es constante: 1 ( ) 4 V ( ) 1 dq 4 Donde C hay caga dq u 2 dl ds S Q 2 U dv 2 Donde hay Total libe en el inteio

Dielécticos en pesencia de campos elécticos l dieléctico hace que el campo eléctico en su inteio sea distinto que el campo eléctico en el vacío. n las imágenes se muesta el efecto de intoduci un dieléctico ente las placas de un condensado aislado que inicialmente tenía una caga almacenada. V Se definen las siguientes constantes: Constante dieléctica del medio mateial: Constante dieléctica elativa: 0 A pati de ellas podemos calcula la capacidad del condensado con dieléctico 0 0 V V C = C 0

Dielécticos en pesencia de campos elécticos Calculemos el campo eléctico cuando se ellena un condensado plano paalelo de supeficie S y distancia ente placas d con un dieléctico homogéneo, isótopo y lineal de constante dieléctica elativa ε : ds Q Total libe en el inteio Q libe lib lib Como es cte en el inteio del condensado: l mateial dieléctico se polaiza al se intoducido ente las placas del condensado, ya que hay un campo eléctico en su inteio. La polaización del dieléctico es: la densidad supeficial de caga de polaización es: Su capacidad es: V Q V d d libe V dl d Qlibe e 0 n Q S C C V d 0 e 0

Dielécticos en pesencia de campos elécticos Calculemos qué elación existe ente ε y χ. Hay que distingui ente cagas libes y cagas polaizadas. Aplicamos la ley de Gauss teniendo en cuenta ambas cagas: libes y polaizadas (sin usa la constante dieléctica del dieléctico). Q ds Total en el inteio lib pol o Q Q o lib lib Q Q Q Q A Q A A enc lib pol lib pol lib pol o o o o o o lib pol o o o o 1 1 o o o o Como 1 χ 0 siempe

negía en pesencia de dielécticos. A C d 1 A 1 V d U d 2 d 2 Vvol Ad du C n cuánto aumenta la enegía almacenada en el condensado elleno de dieléctico al cagalo? VdQ Q V U Q du VdQ 0 0 1 C Q 0 QdQ La enegía electostática almacenada en el condensado es la enegía que se encuenta confinada en la egión del espacio donde está confinado el campo ceado po las cagas del condensado 2 2 V vol 2 Q 1 1 U QV CV 2C 2 2 U 1 1 1 Vvol 2 2 2 2 u D Densidad de enegía, u, almacenada debida al campo, 2 2 D

Dielécticos en pesencia de campos elécticos jemplo: Sea el condensado planopaalelo de la figua, elleno de dos dielécticos. Calcule la capacidad total de dicho condensado. A 1 2 B 1 2 Solución en los poblemas. Intenta solucionalo sin mia el esultado d 1 d 2

Dielécticos en pesencia de campos elécticos jemplo: Sea un cable apantallado fomado po dos conductoes cilíndicos de adios a y b espectivamente. Si el espacio ente los conductoes está elleno de un dieléctico, y la longitud del cable es L, calcule la capacidad total del cable. a b Q spacio hueco Q Solución en los poblemas. Intenta solucionalo sin mia el esultado

Dielécticos en pesencia de campos elécticos jemplo: Calcule la capacidad de un condensado esféico elleno de un dieléctico. Cuál es la enegía que puede almacena? R 1 Q R 2 Q R 3

Ruptua dieléctica La uptua dieléctica se poduce cuando los átomos o moléculas son ionizados poduciendo la pédida de electones, ceando una coiente eléctica. =0 Se denomina campo de uptua al mayo campo eléctico que esiste un mateial sin poducise la uptua dielética http://commons.wikimedia.og/wiki/file:lasmafilaments.jpg v Coiente eléctica poducida po la uptua dieléctica de las moléculas o átomos. I aplicado > uptua v