Dieléctricos y polarización
Los dieléctricos se polarizan en un campo eléctrico, produciendo cargas ligadas que reducen el campo y aumentan la capacitancia.
Definition
Un dieléctrico es un aislante cuyas cargas ligadas se desplazan ligeramente en un campo eléctrico aplicado, produciendo una polarización; las cargas ligadas resultantes y el campo de desplazamiento, la susceptibilidad y la permitividad describen cómo el material modifica el campo dentro de él.
Scope
Este tema abarca la polarización de materiales dieléctricos, las cargas ligadas superficiales y volumétricas, el campo de desplazamiento eléctrico, la susceptibilidad y permitividad eléctricas, la relación entre la polarizabilidad microscópica y la permitividad macroscópica, la energía en los dieléctricos y las condiciones de contorno en las interfaces dieléctricas. Incluye los dieléctricos lineales y señala el comportamiento ferroeléctrico, mientras que los mecanismos detallados de estado sólido pertenecen a la física de la materia condensada.
Core questions
- ¿Cómo se polariza un dieléctrico en un campo?
- ¿Cómo se relacionan las cargas ligadas y el campo de desplazamiento con la polarización?
- ¿Qué vincula la polarizabilidad microscópica con la permitividad macroscópica?
Key concepts
- polarización
- carga ligada
- campo de desplazamiento D
- susceptibilidad eléctrica
- permitividad
- constante dieléctrica
- polarizabilidad
- ferroelectricidad
Key theories
- Polarización y cargas ligadas
- Un campo aplicado induce dipolos alineados cuyo efecto neto es equivalente a cargas ligadas superficiales y volumétricas; el campo de desplazamiento se define de modo que sus fuentes son solo las cargas libres.
- Relación de Clausius-Mossotti
- La permitividad macroscópica se conecta con la polarizabilidad microscópica y la densidad numérica de moléculas a través de la relación de Clausius-Mossotti, teniendo en cuenta el campo local que actúa sobre cada molécula.
Clinical relevance
El comportamiento dieléctrico rige el diseño de condensadores y aislantes, los materiales de alta permitividad en electrónica, la espectroscopia dieléctrica de materiales y tejidos, y la respuesta electromagnética de membranas biológicas y macromoléculas.
History
Faraday introdujo el concepto de dieléctrico y midió cómo los materiales aumentan la capacitancia en la década de 1830. Mossotti y Clausius relacionaron la permitividad con la polarizabilidad molecular a mediados del siglo XIX, una relación que más tarde se fundamentó en la teoría electrónica de Lorentz.
Key figures
- Michael Faraday
- Ottaviano-Fabrizio Mossotti
- Rudolf Clausius
Related topics
Seminal works
- landau1984
- griffiths2017
Frequently asked questions
- ¿Qué es la constante dieléctrica?
- Es la permitividad relativa, el factor por el cual un material reduce el campo eléctrico para una carga libre dada en comparación con el vacío, y equivalentemente el factor por el cual aumenta la capacitancia.
- ¿Qué son las cargas ligadas?
- Son las cargas efectivas que aparecen en la superficie y en el interior de un dieléctrico polarizado debido a la alineación de dipolos microscópicos; no son libres de moverse a través del material.