Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica INAOE
Propedéutico de la coordinación de Óptica
Teoría electromagnética
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
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
Introducción
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.
La electrostática en el vacío
La ecuación de Laplace
Los conductores, los semiconductores y los dieléctricos
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
Conductores, semiconductores y dieléctricos
Conductores, semiconductores y dieléctricos La conductividad depende de la temperatura
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
Semiconductores Tienen una cantidad moderada, y controlable, de portadores de carga libres De 106 a 1020 portadores/cm3 Silicio, Germanio, Selenio, Galio, entro otros Su conductividad se puede modificar con la adición de “impurezas”
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
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
Los sólidos cristalinos, los policristalinos y los amorfos
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
Sólidos cristalinos Azúcar
Sólidos cristalinos Pirita
Sólidos cristalinos Idocrasia siberiana
Sólidos cristalinos Diamante
Sólidos cristalinos Alótropos del Carbono
Sólidos cristalinos Berilio
Los dieléctricos
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
Capacitancia
Capacitor de placas paralelas
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
Placas paralelas con un conductor en medio
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
La polarización
La polarización
El vector de polarización
El vector de polarización
El vector de polarización Reitz Milford, seccion 4.1, 4.2 y 4.3
Condensador de placas paralelas con un dieléctrico UNIFORME en medio
Condensador de placas paralelas con un dieléctrico UNIFORME en medio
Condensador de placas paralelas con un dieléctrico UNIFORME en medio
Condensador de placas paralelas con un dieléctrico UNIFORME enmedio
Condensador de placas paralelas con un dieléctrico UNIFORME en medio + - Metal Dieléctrico
Condensador de placas paralelas con un dieléctrico UNIFORME en medio
Condensador de placas paralelas con un dieléctrico UNIFORME en medio
un dieléctrico polarizado Campo producido por un dieléctrico polarizado Reitz Milford, seccion 4.1, 4.2 y 4.3
Campo producido por un dieléctrico polarizado
Aproximación dipolar a una distribución arbitraria de carga
Aproximación dipolar a una distribución arbitraria de carga
Aproximación dipolar a una distribución arbitraria de carga
Aproximación dipolar a una distribución arbitraria de carga
Aproximación dipolar a una distribución arbitraria de carga
Aproximación dipolar a una distribución arbitraria de carga
Aproximación dipolar a una distribución arbitraria de carga
Aproximación dipolar a una distribución arbitraria de carga
Aproximación dipolar a una distribución arbitraria de carga
Aproximación dipolar a una distribución arbitraria de carga
El dipolo eléctrico
El campo eléctrico de un dipolo
El campo eléctrico de un dipolo
El campo eléctrico de un dipolo
El campo eléctrico de un dipolo
El potencial eléctrico de un dipolo
El potencial eléctrico de un dipolo
El potencial eléctrico de un dipolo
El potencial eléctrico de un dipolo