Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica

Presentación del tema: "Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica"— Transcripción de la presentación:

1 Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica
INAOE

2 Propedéutico de la coordinación de Óptica

3 Teoría electromagnética

4 Teoría electromagnética
La carga eléctrica El campo eléctrico El potencial eléctrico La ley de Gauss La capacitancia y la corriente eléctrica Los campos eléctricos en la materia El campo magnético Los campos magnéticos en la materia La ley de Ampere La inducción y la inductancia Las ecuaciones de Maxwell Las ondas electromagnéticas

5 La teoría electromagnética
VI. Los campos eléctricos en la materia 1. Los conductores, los semiconductores y los dieléctricos 2. La polarización 3. Generalización de la ley de Gauss 4. Campo producido por un dieléctrico polarizado 5. Las condiciones de frontera en los dieléctricos 6. La energía del campo electrostático en los medios materiales

6 Introducción

7 La electrostática en el vacío
Las cargas eléctricas son “libres”. Las podemos poner y quitar; tenemos control sobre ellas. Los conductores son sencillos. Sus propiedades hacen que sólo aparezcan como condiciones a la frontera.

8 La electrostática en el vacío

9 La ecuación de Laplace

10 Los conductores, los semiconductores y los dieléctricos

11 Conductores, semiconductores y dieléctricos
Ofrece poca resistencia al flujo de la corriente eléctrica Dieléctrico o aislante Ofrece una alta resistencia al flujo de la corriente eléctrica Semiconductor Conductividad intermedia entre el conductor y el aislante

12 Conductores, semiconductores y dieléctricos

13 Conductores, semiconductores y dieléctricos
La conductividad depende de la temperatura

14 Conductores Tienen una gran cantidad de portadores de carga libres 1022 portadores/cm3 En el caso de los sólidos comúnmente son metales y los portadores son electrones En el caso de los líquidos y los gases los portadores son iones

15 Semiconductores Tienen una cantidad moderada, y controlable, de portadores de carga libres De 106 a portadores/cm3 Silicio, Germanio, Selenio, Galio, entro otros Su conductividad se puede modificar con la adición de “impurezas”

16 Dieléctricos o aislantes
Tienen pocos portadores carga libres Menos de 106 portadores/cm3 Diamante, vidrio Sus moléculas pueden ser polares o no polares Estudiaremos los dieléctricos lineales, isotrópicos, homogéneos El Al2O3 tiene una resistividad de 1014 Ω cm

17 Los dieléctricos No polares Polares
Las moléculas que forman el sólido no tienen un momento dipolar permanente Polares Las moléculas que forman el sólido tienen un momento dipolar permanente

18 Los sólidos cristalinos,
los policristalinos y los amorfos

19 Sólidos cristalinos, policristalinos y amorfos
Sólido cristalino Estructura ordenada acotada por superficies planas suaves arregladas simétricamente Sólido policristalino Formado por secciones cristalinas macroscópicas con diferentes orientaciones Sólido amorfo No presenta ningún arreglo u orden

20 Sólidos cristalinos Azúcar

21 Sólidos cristalinos Pirita

22 Sólidos cristalinos Idocrasia siberiana

23 Sólidos cristalinos Diamante

24 Sólidos cristalinos Alótropos del Carbono

25 Sólidos cristalinos Berilio

26 Los dieléctricos

27 Los capacitores Un capacitor (también llamado condensador) es un dispositivo que almacena energía en el campo eléctrico creado entre un par de conductores en los cuales se han colocado cargas iguales pero de signo opuesto

28 Capacitancia

29 Capacitor de placas paralelas

30 Experimentos de Faraday
La capacitancia de un condensador de placas paralelas aumenta cuando se introduce un dieléctrico. La cantidad que aumenta depende del dieléctrico que se introduzca. Dieléctrico Lectures on physics. Feynman. Sección 10.1

31 Placas paralelas con un conductor en medio

32 Los dieléctricos No polares Polares
Las moléculas que forman el sólido no tienen un momento dipolar permanente Polares Las moléculas que forman el sólido tienen un momento dipolar permanente

33 La polarización

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36 La polarización

37 El vector de polarización

38 El vector de polarización

39 El vector de polarización
Reitz Milford, seccion 4.1, 4.2 y 4.3

40 Condensador de placas paralelas con un dieléctrico UNIFORME en medio

41 Condensador de placas paralelas con un dieléctrico UNIFORME en medio

42 Condensador de placas paralelas con un dieléctrico UNIFORME en medio

43 Condensador de placas paralelas con un dieléctrico UNIFORME enmedio

44 Condensador de placas paralelas con un dieléctrico UNIFORME en medio
+ - Metal Dieléctrico

45 Condensador de placas paralelas con un dieléctrico UNIFORME en medio

46 Condensador de placas paralelas con un dieléctrico UNIFORME en medio

47 un dieléctrico polarizado
Campo producido por un dieléctrico polarizado Reitz Milford, seccion 4.1, 4.2 y 4.3

48 Campo producido por un dieléctrico polarizado

49 Aproximación dipolar a una distribución
arbitraria de carga

50 Aproximación dipolar a una distribución arbitraria de carga

51 Aproximación dipolar a una distribución arbitraria de carga

52 Aproximación dipolar a una distribución arbitraria de carga

53 Aproximación dipolar a una distribución arbitraria de carga

54 Aproximación dipolar a una distribución arbitraria de carga

55 Aproximación dipolar a una distribución arbitraria de carga

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57 Aproximación dipolar a una distribución arbitraria de carga

58 Aproximación dipolar a una distribución arbitraria de carga

59 Aproximación dipolar a una distribución arbitraria de carga

60 El dipolo eléctrico

61 El campo eléctrico de un dipolo

62 El campo eléctrico de un dipolo

63 El campo eléctrico de un dipolo

64 El campo eléctrico de un dipolo

65 El potencial eléctrico de un dipolo

66 El potencial eléctrico de un dipolo

67 El potencial eléctrico de un dipolo

68 El potencial eléctrico de un dipolo