El campo eléctrico en la materia

Presentación del tema: "El campo eléctrico en la materia"— Transcripción de la presentación:

1 El campo eléctrico en la materia

2 Capítulo 3: EL CAMPO ELÉCTRICO EN LA MATERIA
Los conductores, los semiconductores y los dieléctricos Los sólidos cristalinos, los policristalinos y los amorfos El dipolo eléctrico La polarización La generalización de la ley de Gauss Los dieléctricos lineales, isotrópicos y homogéneos La densidad de energía del campo eléctrico Las condiciones de frontera para D y E Las ecuaciones de Maxwell para la electrostática en medios materiales

3 Introducción

4 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 solo aparezcan como condiciones a la frontera.

5 La ecuación de Laplace

6 Los conductores, los semiconductores y los dieléctricos

7 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

8 Conductores, semiconductores y dieléctricos

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

10 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

11 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”

12 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

13 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

14 Los sólidos cristalinos,
los policristalinos y los amorfos

15 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

16 Sólidos cristalinos Azúcar

17 Sólidos cristalinos Pirita

18 Sólidos cristalinos Idocrasia siberiana

19 Sólidos cristalinos Diamante

20 Sólidos cristalinos Berilio

21 Sólidos cristalinos Alótropos del Carbono

22 El dipolo eléctrico

23 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

24 Molecula polar - + +

25 El campo eléctrico en la materia
La electrostática de los medios materiales Los dieléctricos sí producen campos. Sus cargas están ligadas. No podemos hacer nada con ellas. El campo polariza el material. Esa polarización modifica el campo, que a su vez vuelve a cambiar la polarización. Y así sucesivamente hasta que se llega a un equilibrio. Los dieléctricos se polarizan

26 El campo eléctrico de un dipolo

27 El campo eléctrico de un dipolo

28 El campo eléctrico de un dipolo

29 El campo eléctrico de un dipolo

30 El campo eléctrico de un dipolo

31 El campo eléctrico de un dipolo

32 El campo eléctrico de un dipolo

33 El potencial eléctrico de un dipolo

34 El potencial eléctrico de un dipolo

35 El potencial eléctrico de un dipolo

36 El potencial eléctrico de un dipolo

37 derivado del potencial
El campo de un dipolo derivado del potencial

38 derivado del potencial
El campo de un dipolo derivado del potencial

39 derivado del potencial
El campo de un dipolo derivado del potencial

40 derivado del potencial
El campo de un dipolo derivado del potencial

41 Energía de un dipolo eléctrico en un campo externo

42 Momento o torque de una fuerza
Eje

43 Torque de un dipolo eléctrico en un campo externo

44 Torque de un dipolo eléctrico en un campo externo

45 El dipolo eléctrico

46 Capacitancia

47 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

48 Capacitancia

49 Capacitancia

50 Capacitor de placas paralelas

51 Capacitor de placas paralelas

52 Capacitor de placas paralelas

53 Capacitor de placas paralelas

54 Capacitor de placas paralelas

55 Capacitor de placas paralelas

56 Capacitancia de una esfera

57 Capacitancia de una esfera