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

7 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

8 Molécula polar - + + Agua

9 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

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12 Campo producido por un dieléctrico polarizado

13 un dieléctrico polarizado.
Campo producido por un dieléctrico polarizado. Fuera del dieléctrico Reitz Milford, seccion 4.1, 4.2 y 4.3

14 Campo producido por un dieléctrico polarizado
Fundamentos de la teoría electromagnética, cuarta edición. Reitz, Milford & Christy Capítulo 4 Sección 4.3 Página 103

15 Campo producido por un dieléctrico polarizado

16 Campo producido por un dieléctrico polarizado

17 Campo producido por un dieléctrico polarizado

18 Campo producido por un dieléctrico polarizado

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20 Campo producido por un dieléctrico polarizado

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22 Campo producido por un dieléctrico polarizado

23 Campo producido por un dieléctrico polarizado

24 Campo producido por un dieléctrico polarizado

25 un dieléctrico polarizado. Dentro del dieléctrico
Campo producido por un dieléctrico polarizado. Dentro del dieléctrico Reitz Milford, seccion 4.1, 4.2 y 4.3

26 un dieléctrico polarizado. Dentro del dieléctrico
Campo producido por un dieléctrico polarizado. Dentro del dieléctrico Campos altamente variables Campos macroscópicos promedios Reitz Milford, seccion 4.1, 4.2 y 4.3

27 Campo producido por un dieléctrico polarizado

28 Campo producido por un dieléctrico polarizado

29 Campo producido por un dieléctrico polarizado

30 Campo producido por un dieléctrico polarizado

31 Campo producido por un dieléctrico polarizado

32 Campo producido por un dieléctrico polarizado

33 Campo producido por un dieléctrico polarizado

34 Campo producido por un dieléctrico polarizado

35 Campo producido por un dieléctrico polarizado

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37 Campo producido por un dieléctrico polarizado

38 La carga de polarización

39 La carga de polarización

40 Interpretación de las cargas de polarización

41 Interpretación de las cargas de polarización

42 Flujo de la carga de polarización

43 La carga de polarización

44 La carga de polarización

45 La carga de polarización

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47 La carga de polarización

48 La generalización de la ley de Gauss

49 La ley de Gauss

50 Ley de Gauss

51 La generalización de la ley de Gauss
Dieléctrico

52 La generalización de la ley de Gauss
Dieléctrico

53 La generalización de la ley de Gauss
Dieléctrico

54 La generalización de la ley de Gauss
Dieléctrico

55 La generalización de la ley de Gauss

56 La generalización de la ley de Gauss

57 La generalización de la ley de Gauss

58 La generalización de la ley de Gauss

59 El vector de desplazamiento eléctrico

60 La generalización de la ley de Gauss

61 Las ecuaciones de Maxwell para los medios materiales

62 Las ecuaciones de Maxwell para los medios materiales

63 Los dieléctricos

64 Tipos de dieléctricos según su polarización
Ferroeléctricos Son los materiales que tienen una polarización neta (Electretos) o que cuando los pones en un campo mantienen la polarización, una vez retirado el campo No-ferroeléctricos Cuando se retira el campo la polarización vuelve a cero

65 Materiales NO-ferroeléctricos

66 Sólidos cristalinos Alótropos del Carbono

67 Materiales no-ferroeléctricos +
isotrópicos (todas las direcciones son iguales)

68 Materiales no-ferroeléctricos, isotrópicos
+ lineales

69 Material no-ferroeléctrico, isotrópico y lineal

70 Material no-ferroeléctrico, isotrópico, lineal
+ homogeneo

71 Los dieléctricos

72 Los dieléctricos

73 Los dieléctricos

74 La constante dieléctrica

75 La constante dieléctrica

76 La constante dieléctrica

77 La constante dieléctrica

78 Las ecuaciones de Maxwell para la
electrostática en los medios materiales

79 Las ecuaciones de Maxwell para la
electrostática en los medios materiales

80 Las ecuaciones de Maxwell para la
electrostática en un dieléctrico isotrópico, lineal y homogéneo

81 Las ecuaciones de Maxwell para la
electrostática en un dieléctrico isotrópico, lineal y homogéneo

82 Las condiciones en la frontera
de los dieléctricos

83 Las ecuaciones de Maxwell para la
electrostática en los m|edios materiales

84 Condiciones de frontera

85 Condiciones de frontera. Material isotrópico y lineal

86 Condiciones de frontera

87 Las condiciones de frontera en los materiales

88 La energía del campo electrostático en los medios materiales

89 La energía del campo electrostático en los medios materiales

90 La energía del campo electrostático en los medios materiales

91 Los dieléctricos

92 La permitividad eléctrica
In electromagnetism, permittivity or absolute permittivity, usually denoted by the Greek letter ε (epsilon), is the measure of resistance that is encountered when forming an electric field in a particular medium. More specifically, permittivity describes the amount of charge needed to generate one unit of electric flux in a particular medium. Accordingly, a charge will yield more electric flux in a medium with low permittivity than in a medium with high permittivity. Thus, permittivity is the measure of a material's ability to resist an electric field, not its ability to ‘permit’ it (as the name ‘permittivity’ might seem to suggest). The permittivity of a dielectric medium is often represented by the ratio of its absolute permittivity to the electric constant. This dimensionless quantity is called the medium’s relative permittivity (εr) or dielectric constant (κ).

93 La permitividad eléctrica: Medición
The dielectric constant of a material can be found by a variety of static electrical measurements. The complex permittivity is evaluated over a wide range of frequencies by using different variants of dielectric spectroscopy, covering nearly 21 orders of magnitude from 10−6 to 1015 hertz. Also, by using cryostats and ovens, the dielectric properties of a medium can be characterized over an array of temperatures. In order to study systems for such diverse excitation fields, a number of measurement setups are used, each adequate for a special frequency range. Various microwave measurement techniques are outlined in Chen et al..  Typical errors for the Hakki-Coleman method employing a puck of material between conducting planes are about 0.3%.[15] Low-frequency time domain measurements (10−6 to 103 Hz) Low-frequency frequency domain measurements (10−5 to 106 Hz) Reflective coaxial methods (106 to 1010 Hz) Transmission coaxial method (108 to 1011 Hz) Quasi-optical methods (109 to 1010 Hz) Terahertz time-domain spectroscopy (1011 to 1013 Hz) Fourier-transform methods (1011 to 1015 Hz) At infrared and optical frequencies, a common technique is ellipsometry. Dual polarisation interferometry is also used to measure the complex refractive index for very thin films at optical frequencies.