Polarización y Capacidad eléctrica

Dipolo eléctricoEditar

 
Representación de un dipolo eléctrico en un campo externo uniforme.

"Un dipolo eléctrico está construido por dos cargas de igual magnitud y de signo contrario, separadas una distancia  ". El momento del dipolo eléctrico está definido por un vector   dirigido desde la carga negativa hasta la carga positiva. Por lo tanto, la magnitud del momento dipolar eléctrico se define como:

 

donde   es la distancia de separación entre las cargas y   es la magnitud de una de las cargas.

El momento de torsión producido por el dipolo eléctrico en relación con un eje a través de un punto   tiene una magnitud de:

 .

Ya que   y   el torque se puede expresar como:

 

Es conveniente expresar el momento de torsión en forma de producto cruz  

El trabajo realizado por un agente externo para orientar el dipolo eléctrico un ángulo   respecto al campo eléctrico externo se define como:

 

donde   es el ángulo final y   el ángulo inicial.

Debido al carácter conservativo del campo electrostático se puede asociar una energía potencial que se define como:

 

Si se escoge por conveniencia   = 90º como el valor de energía mínimo, la expresión anterior toma la forma:

 

En su forma vectorial se expresa como:

 

Permitividad dieléctricaEditar

Se denota con la letra   y corresponde al producto de:

 .

en donde   es la constante dieléctrica del material, o permitividad relativa.

Para el vacío  , entonces   y se denomina permitividad del vacío y es  

El campo eléctrico dentro del dieléctrico se expresa en términos de la permitividad dieléctrica como:

 

Susceptibilidad eléctricaEditar

La susceptibilidad eléctrica es una cantidad adimensional que se representa por la letra   (chi).

Mide la facilidad del dieléctrico para ser polarizado por un campo eléctrico.

Es la relación entre el módulo de la polarización en ese punto y el producto de la permitividad del vacío por el módulo del campo eléctrico en ese punto es adimensional.

Polarización: vector polarizaciónEditar

"Se dice que una molécula esta polarizada cuando existe una separación entre la posición de las cargas negativas y positivas".

El vector polarización va desde la carga positiva y llega a la carga negativa.

 

 es la susceptibilidad eléctrica.

Capacitancia: condensadores con y sin dieléctricoEditar

 
Representación de un capacitor. Los conductores se representan mediante las placas paralelas.
 
Capacitor de placas paralelas de área A y separación d.

Un condensador o capacitor está constituido por dos conductores separados por un aislante (o vacío). Está cargado cuando tiene cargas de igual magnitud y signo contrario en los dos conductores, permaneciendo su carga neta igual a cero.

La capacitancia es una medida de la aptitud o capacidad de un capacitor para almacenar energía.

 

La unidad del SI para la capacitancia es el Farad  .

La capacitancia para un capacitor de placas paralelas con vacío es:

 

La capacitancia cuando hay un dieléctrico presente es:

 

Combinaciones de condensadoresEditar

 
Capacitores en serie alimentados por una diferencia de potencial V.
 
Capacitores en paralelo alimentados por una diferencia de potencial V.

En una conexión en serie, la magnitud de la carga en todas las placas es la misma.

 

En una conexión en paralelo, la diferencia de potencial para todos los capacitores individuales es la misma e igual a  .

 

Energía en un condensadorEditar

La energía potencial   de un capacitor con carga final   y diferencia de potencial final   se expresa como:

 

Donde   es la relación entre carga y diferencia de potencial.

La densidad de energía   es la energía por unidad de volumen para cualquier configuración de campo eléctrico en el vacío, es decir, para cualquier capacitor con vacío, se expresa como:

 

donde   es la magnitud del campo eléctrico.

La energía por unidad de volumen en un campo eléctrico para el caso en el que hay un dieléctrico presente es:

 

donde   es la magnitud del campo eléctrico.

Confirmo lo aprendidoEditar

AnexosEditar

Véase tambiénEditar

NotasEditar

ReferenciasEditar

BibliografíaEditar

Enlaces externosEditar

CategoríasEditar

Proyecto: Física 2 para ingenieros
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