¿Qué son los dieléctricos?

...

[pic 14]La expresión [1] depende del tamaño del elemento escogido y se muestra interés en magnitudes puntuales, para ello se realiza un proceso de paso al límite y se define la magnitud POLARIZACIÓN ELÉCTRICA como

Que en cada punto tiene la dirección y sentido del momento dipolar asociado a dicho punto.

[pic 15]Ejemplo: Sea un dieléctrico polarizado de volumen V tal que todos sus dipolos tienen igual momento dipolar e igual orientación [pic 16] y sea N el número de átomos susceptibles de formar dipolos. Esto nos quiere decir que el material está uniformemente polarizado (mismo valor de la polarización en todos sus puntos), ¿Cuánto es el valor de la polarización?

Siendo n el nº de átomos por unidad de volumen. (4)

Usos

El uso de los dieléctricos es muy amplio, en el caso de los capacitores dichos materiales son utilizados por ejemplo para mantener la separación física de las placas. Por otro lado, debido a que la ruptura dieléctrica de mucho de ellos es mucho menor que la del aire, permiten reducir al mínimo la fuga de carga, especialmente cuando se le aplica altos voltajes. Permitiendo de este modo una mayor acumulación de carga en las placas del capacitor.(1)

Ejercicios

- Un capacitor de aire está formado por dos placas paralelas cada una de ellas con un área de 8 cm2, separadas por una distancia de 2,0 mm. A estas placas se le aplica una diferencia de potencial de 25 V. determine: (a) el campo eléctrico entre las placas. (b) La densidad de carga superficial, (c) La capacitancia y (d) La carga sobre la placa.

Solución En la figura se muestra la disposición de capacitor

[pic 17]

Parte (a) Campo eléctrico entre las placas

[pic 18]

Parte (b). Densidad de carga superficial

[pic 19]

Parte (c). La capacitancia

[pic 20]

Parte (d) Carga sobre la placa

[pic 21]

- Una esfera conductora cargada y aislada de 12 cm de radio crea un campo eléctrico de 4,9.104N/C a una distancia de 21 cm de su centro. ¿Cuál es su densidad de carga superficial?. (b) ¿Cuál es su capacitancia?.

Solución

Sabemos que el campo eléctrico creado por una esfera en puntos exteriores es

[pic 22]

Y su módulo está dado por

[pic 23]

Entonces la carga que posee este conductor será

[pic 24]Parte (a.) Densidad de carga

[pic 25]

Parte (b). Capacitancia de la esfera

[pic 26]

- Un condensador de placas paralelas tiene una capacidad de 2,0 μF y la separación entre las placas es de 1,6 mm. (a) Qué diferencia de potencial puede establecerse entre las placas de capacitor antes que se produzca la ruptura dieléctrica del aire?. (Emax = 3 MV/m). (b) cuál es el valor de la carga máxima que puede almacenar el condensador antes que se produzca esta ruptura?. `

Solución

Pate (a). Diferencia de potencial máxima

[pic 27]Parte (b) Carga máxima almacenada

[pic 28]

Referencias

- http://www.monografias.com/trabajos99/informe-dielectricos-electricidad/informe-dielectricos-electricidad.shtml

- http://es.slideshare.net/MarioGR7/capacitores-y-dielectricos-14559500

- http://es.slideshare.net/MarioGR7/capacitores-y-dielectricos-14559500

- http://www3.uah.es/mars/FFI/Dielectricos.pdf

- Vásquez García, Optaciano. (2008), Capacitancia, Dieléctricos y Polarización, Física General III. Pearson Education, Inc.