FÍSICA II GRADO Ingeniería Mecánica Escuela Politécnica Superior Universidad de Sevilla FÍSICA II GRADO Ingeniería Mecánica Tema 2. Conductores y dieléctricos. Condensadores. Prof. Norge Cruz Hernández

Tema 2. Conductores y dieléctricos. Condensadores. (3 horas) 2.1 Introducción 2.2 Conductores en equilibrio electrostático. Distribución de carga. Campo y potencial. 2.3 Condensadores. Capacidad de un condensador. 2.4 Asociación de condensadores: serie y paralelo. 2.5 Energía electrostática de un condensador. 2.6 Dieléctricos. Polarización de los dieléctricos. 2.7 Teorema de Gauss generalizado.

Bibliografía Clases de teoría: - Física Universitaria, Sears, Zemansky, Young, Freedman ISBN: 970-26-0511-3, Ed. 9 y 11. Clases de problemas: -Problemas de Física General, I. E. Irodov Problemas de Física General, V. Volkenshtein Problemas de Física, S. Kósel Problemas seleccionados de la Física Elemental, B. B. Bújovtsev, V. D. Krívchenkov, G. Ya. Miákishev, I. M. Saráeva. Libros de consulta: Resolución de problemas de física, V.M. Kirílov.

2.6 Dieléctricos. Polarización de los dieléctricos. Condensador: es un dispositivo que almacena energía eléctrica y carga eléctrica.

Cargamos con carga Q un condensador formado por dos placas paralelas con vacío entre ellas. Medimos la diferencia de potencial entre las placas y obtenemos un valor V0. Colocamos un material no conductor entre las placas paralelas.

Dieléctrico: material no conductor. Un material dieléctrico entre las placas de un condensador: Aumenta la capacitancia del condensador. Actúa como barrera física para que no contacten las placas del condensador.

constante dieléctrica Calculemos la relación entre las dos capacitancias: constante dieléctrica

Carga inducida y polarización

manteniendo la carga en las placas del condensador

permitividad eléctrica

capacitancia de un condensador con dieléctrico

energía almacenada en un condensador con dieléctrico densidad de energía en el dieléctrico

ruptura de un dieléctrico Si aumentamos la diferencia de potencial a la que sometemos un condensador, existe un valor máximo nominal donde el dieléctrico permite el paso de cargas entre las placas del condensador. Ruptura de un dieléctrico en un bloque de Plexiglás. Ha quedado grabado el flujo de las cargas.

modelo molecular de la carga inducida (moléculas polares)

modelo molecular de la carga inducida (moléculas no polares)

introducimos dieléctrico se induce carga

2.7 Teorema de Gauss generalizado. Teorema de Gauss (el en vacío) El flujo del campo eléctrico total a través de una superficie cerrada es igual a la carga eléctrica total (neta) presente en el interior de la superficie, dividida entre ε0.

Teorema de Gauss Generalizado El flujo del vector, resultado de multiplicar la constante dieléctrica y el campo eléctrico, a través de una superficie cerrada es igual a la carga eléctrica total libre presente en el interior de la superficie, dividida entre ε0.