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IV. Comportamiento
p
dieléctrico
1. Medios dieléctricos.
Polarización
Campos Electromagnéticos
® Gabriel Cano Gómez, 2010/11
Dpto. Física Aplicada III (U. Sevilla)
Ingeniero de Telecomunicación
IV. Comportamiento dieléctrico de la materia
1. Medios dieléctricos. Polarización

Carga eléctrica en medios materiales
 Comportamiento dieléctrico (nivel microscópico)


Polarización eléctrica. Vector polarización
® Ga
abriel Cano G
Gómez, 10/11

2.
3.
4.
5.
Sustancias
Sus
c s apolares
po es y po
polares
es
Caracterización macroscópica
Campos y cargas de polarización
Vector desplazamiento
Propiedades de los medios dieléctricos
Energía
g electrostática en medios dieléctricos
Campos Electromagnéticos (I. Telecomunicación)
2
IV. Comportamiento dieléct
dieléctrico
rico
Carga eléctrica y medios materiales

Modelos de medio material

la carga eléctrica es una propiedad intrínseca de la MATERIA:
la estructura íntima de la materia y sus propiedades físico—químicas
están directamente relacionadas con el comportamiento de las cargas
es necesario introducir modelos (macroscópicos) para medios materiales
en relación con la Teoría Electromagnética

se establecen
bl
dos
d modelos
d l ideales
id l “extremos”:
“
”
dieléctrico ideal:
ideal las cargas eléctricas están ligadas a puntos del medio,
permaneciendo fijas en su entorno
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abriel Cano G
Gómez, 10/11
conductor perfecto:
perfecto hay cargas eléctricas que se pueden mover libremente, sin oposición (salvo en los límites físicos del medio)
medios conductores: gases ionizados, electrolitos, conductores metálicos,…
dieléctrico
ideal
medio material

movilidad de las cargas
Campos Electromagnéticos (I. Telecomunicación)
3

conductor
perfecto
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dieléctrico
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Comportamiento dieléctrico (nivel microscópico)
Sustancias
“apolares”
E0 =E||+E
moléculas neutras con cargas “ligadas”
ligadas
 distribución simétrica de carga:
momento
momento dipolar “intrínseco”
intrínseco nulo
 acción de un campo eléctrico E0:
induce
induce un momento dipolar pm0

en general, no alineado con E0 (
Sustancias
“polares”
p
moléculas neutras con cargas “ligadas”
 asimetría en la distribución de carga:
g
 momento dipolar intrínseco p00
 acción de un campo electrico E0:
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
par M=p0E0 que alinea la molécula
incremento del momento dipolar:
p   E0
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4
pm
qm  0 ;
p m    E    E 
p m E0
M
qm  0 ; p m = p 0  E0
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dieléctrico
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Polarización eléctrica. Vector polarización
Caracterización
macroscópica
N moléculas polarizadas en  de 
; P(r)=
)=00
polarización:
p
p
   0 
E0
p

estimación de m. dipolar en P: suma de pi
Vector
P (r )
 P
r
P ( P )  lim
li
P
momento dipolar por unidad de volumen en P

i
i l P(
constituye
un campo vectorial
P(r)) en 
momento
Medio
M di
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
dipolos
ideales
dipolar elemental en P: dp  P(r )d
polarizado
l i d
pN
está polarizado cuando P(r)0
P
en general,
general inducido por campo eléctrico E0
en
ausencia de campo “polarizante” (E0=0)…
sustancias apolares
p P  0  P(r ) 0
sust. polares “aleatorias”
sust. polares con dipolos orientados (artificiales):
p

p P  Np 0   P0 (r )  0 en 
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N >>1
pi
p1
q  0 ; p P   i1 pi
N
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rico
Ejemplo:: ejercicio 4.1
Ejemplo
Modelo
núcleo:
eléctrico de átomo Z (nº atómico)


Z protones y neutrones
 puntual comparado con el tamaño del átomo
Ze en el centro del átomo
 carga puntual q=Ze
nube
electrónica: Z electrones en movimiento
esfera  de radio Ra ((radio atómico))
carga q= Ze uniformemente distribuida en  e =Ze/

 Ra
E0

campo eléctrico en el interior: E  r  Ra   e 3 0 r
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Efecto
de campo eléctrico uniforme
desplazamiento
d l
i
E0
relativo
l i del
d l núcleo
ú l
posición de equilibrio OPeq=req determinada por :
q  E0  E (req )   0  req    30 e  E0
se
induce un momento dipolar:
pa  q  req
 pa  3  E0
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= E0

e
Peq
pa
q

O
E
Ra
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