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3: Polarización y Conducción

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    La presencia de materia modifica el campo eléctrico porque aunque el material suele ser neutro de carga, el campo dentro del material puede provocar movimiento de carga, llamado conducción, o pequeños desplazamientos de carga, llamados polarización. Debido al gran número de átomos, 6.02 x 10 23 por gramo de peso molecular (número de Avogadro), leves desequilibrios en la distribución tienen grandes efectos en los campos dentro y fuera de los materiales. Luego debemos resolver de manera autoconsistente para el campo eléctrico con su efecto sobre el movimiento de carga y la redistribución en materiales, con las cargas, efecto resultante de nuevo como otra fuente de campo eléctrico.

    • 3.1: Polarización
      En muchos materiales eléctricamente aislantes, llamados dieléctricos, los electrones están fuertemente unidos al núcleo. No son móviles, pero si se aplica un campo eléctrico, la nube negativa de electrones puede desplazarse ligeramente del núcleo positivo, como se ilustra en la Figura 3-1a.
    • 3.2: Conducción
      A diferencia de los dieléctricos, la mayoría de los metales tienen su banda externa de electrones solo débilmente ligada al núcleo y son libres de moverse en un campo eléctrico aplicado.
    • 3.3: Condiciones de límites de campo
      En muchos problemas hay una superficie de discontinuidad que separa materiales diferentes, como entre un conductor y un dieléctrico, o entre diferentes dieléctricos. Debemos determinar cómo cambian los campos a medida que cruzamos la interfaz donde las propiedades del material cambian abruptamente
    • 3.4: Resistencia
      Dos conductores mantenidos a una diferencia de potencial V dentro de un medio conductor pasarán cada uno una corriente total I, como se muestra en la Figura 3-15.
    • 3.5: Capacitancia
      Electrodos de placa paralela de tamaño finito restringidos a diferencia de potencial v encierran un medio dieléctrico con permitividad\(\varepsilon\). La densidad de carga superficial no se distribuye uniformemente, como lo ilustran las líneas de campo de franjas para electrodos de placa paralela infinitamente delgados en la Figura 3-17a.
    • 3.6: Medios con pérdida
      Muchos materiales se describen tanto por una permitividad\(\varepsilon\) constante como por una conductividad óhmica constante\(\sigma\). Cuando tal material se coloca entre electrodos ¿tenemos un condensador o una resistencia? Escribimos las ecuaciones gobernantes de la conservación de cargas y la ley de Gauss con leyes constitutivas lineales:
    • 3.7: Distribuciones de carga espacial dependientes del campo
      Un conductor óhmico estacionario con conductividad constante se mostró en la Sección 3-6-1 que no soporta una distribución de carga volumétrica en estado estacionario.
    • 3.8: Energía almacenada en un medio dieléctrico
      El trabajo necesario para ensamblar una distribución de carga se almacena como energía potencial en el campo eléctrico ya que si se permite que las cargas se muevan este trabajo se puede recuperar como energía cinética o trabajo mecánico.
    • 3.9: Campos y sus Fuerzas
      Surge una confusión al aplicar la ley de Coulomb para encontrar la fuerza perpendicular sobre una lámina de carga superficial ya que el campo eléctrico normal es diferente en cada lado de la lámina.
    • 3.10: Generadores Electrostáticos
      En la década de 1930, se necesitaban medios confiables de generar altos voltajes para acelerar las partículas cargadas en estudios atómicos.
    • 3.11: Problemas


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