Algunos ejemplos de este tipo de materiales son el vidrio, la cerámica, la goma, la mica, la cera, el papel, la madera seca, la porcelana, algunas grasas para uso industrial y electrónico y la baquelita. En cuanto a los gases se utilizan como dieléctri

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[pic 5]

Figura 3. (a) Molécula de agua (b) Dieléctrico sin campo externo y (c) dieléctrico en el interior de un campo eléctrico externo (E0).

- NO POLARES

Aquellos que tienen momentos dipolares eléctricos no permanentes. Es decir, los centros de las cargas positivas y negativas coinciden tal que el momento dipolar neto es cero. Ejemplos de este tipo son el H2, O2, N2, el dióxido de carbono, etc. En la figura 4, se muestra la molécula del dióxido de carbono en donde se observa que el centro de las cargas positivas y negativas es único.

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Figura 4 Molécula de un dieléctrico no polar como el dióxido de carbono.

En la figura 5a se muestra un dieléctrico compuesto por varias de las moléculas no polares en ausencia campo externo en donde se observa que las moléculas no tienen una orientación aleatoria. Cuando existe la presencia de un campo externo (E0) tal como se muestra en la figura 5b, este campo induce cargas superficiales en las caras izquierda y derecha y como tal aparece un campo eléctrico (EP) en la dirección opuesta a (E0), siendo E=E0+EP, siendo |E| P|.

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Figura 5. (a) Dieléctrico no polar sin campo externo y (b) dieléctrico polar en el interior de un campo eléctrico externo (E0).

- BASES FISICAS DE K

Al examinar la tabla 1, se observa que k no tiene unidades, pero su valor tiende al infinito cuando se trata de los metales. Este hecho indica que la diferencia de potencial ΔV entre las placas debe tender a cero. Para evaluar esto consideremos un condensador plano de placas paralelas tal como se muestra en la figura 6a. La diferencia de potencial entre sus placas es ΔV0 = Ed, y el campo eléctrico en el interior es E = σ / ε0, entonces la diferencia de potencial entre placas es

[pic 8] (3)

Cuando se introduce una hoja de metal, entre las placas, el campo se anula en el interior del metal insertado como se muestra en la figura 6b y sólo toma un valor E=σ / ε0 en la región no ocupada por el conductor insertado. Entonces la diferencia de potencial es

[pic 9](4)

La relación entre las capacidades es entonces

[pic 10] (5)

Si el espacio entre las placas está casi completamente lleno con metal, la constante dieléctrica k → ∞

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Figura 6. (a) Capacitor de placas planas sin dieléctrico, (b) capacitor con una hoja metálica en su interior.

Remplacemos ahora la hoja metálica por un dieléctrico tal como se muestra en la figura 7 y observemos lo que ocurre. Los efectos que causa este dieléctrico se observan aplicando la ley de gauss a la superficie gaussiana mostrada

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Figura 7. Capacitor de placas planas con un dieléctrico en su interior

Debido a que la tapa está en el conductor el campo es nulo; además a lo largo de las superficies laterales no existe flujo debido a que las normales son perpendiculares al campo eléctrico y solamente existe flujo en la tapa inferior, entonces la aplicación de la ley de Gauss nos da

[pic 13](6)

Pero el campo eléctrico es de magnitud constante en la superficie del cubo que se encuentra en el dieléctrico, entonces la ecuación anterior se escribe.

[pic 14](7)

De la ecuación (7), puede observarse que la carga ligada (inducida) en el dieléctrico es la causa de la disminución en el campo eléctrico y por tanto en la disminución en la diferencia de potencial entre las placas. Esto a su vez produce un incremento en la capacitancia del condensador.

Si el dieléctrico llena completamente la región entre las placas metálicas, el campo tendrá el valor dado por la ecuación (7), excepto en el delgado espacio de separación entre placas y dieléctrico. La diferencia de potencial entre las placas será entonces

[pic 15](8)

La capacitancia en este nuevo condensador es:

[pic 16](9)

La capacitancia antes de insertar el dieléctrico es

[pic 17] (10)

Por tanto la constante dieléctrica será

[pic 18] (11)

O también puede escribirse en la forma

[pic 19](12)

También se tiene:

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[pic 22]

TRABAJO DE FISICA ELECTRICA

“CAPACITORES EN DIELÉCTRICOS”

GRUPO: R

PRESENTADO POR:

JORGE EDUARDO GONZALEZ YABUR