eneguia electrica
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Publicado: 29 de mayo de 2013
El dipolo eléctrico es un tipo de distribución de carga que se presenta frecuentemente como veremos en la página dedicada a los dieléctricos.
Un dipolo eléctrico está formado por dos cargas, una positiva +Q y otra negativa -Q del mismo valor, separadas una distancia d.
Dipolo eléctrico
El potencial en el punto P distante r1 de la carga –Q y r2 de la carga +Q es
Expresamos r1 y r2 enfunción de r y , que es la posición del punto P expresada en coordenadas polares.
Teniendo en cuenta que d es pequeño frente a r, podemos obtener una buena aproximación empleando el desarrollo en serie
para expresar de forma aproximada los cocientes r/r1 y r/r2.
Despreciando los términos de orden superior a d2/r2
El potencial se expresa en función de r y θ
Es interesante destacar,que el potencial debido a un dipolo disminuye con la inversa del cuadrado de la distancia r, mientras que para una carga puntual disminuye con la inversa de r.
Componentes del campo eléctrico
Las componentes de E en coordenadas polares se pueden calcular a partir del gradiente de V expresado en coordenadas polares
Las componentes del campo eléctrico E son
La intensidad del campoeléctrico disminuye como el cubo de la distancia r.
Definimos momento dipolar al vector p, cuyo módulo es p=Qd, el producto de la carga Q por la separación d, y que se dirige desde la carga negativa a la positiva.
Actividades
Se introduce
El módulo de p (en unidades arbitrarias), en el control de selección titulado momento dipolar
Se pulsa el botón titulado Nuevo.
Observar las líneas de fuerza(en color blanco) y las equipotenciales (en color azul claro) de un dipolo.
Las equipotenciales se han trazado de modo que su separación es de 10 unidades arbitrarias de energía potencial.
Las líneas de fuerza y equipotenciales son similares a las obtenidas en el applet del sistema de dos cargas, cuando las cargas son iguales y opuestas.
Un dipolo eléctrico es un sistema de dos cargas designo opuesto e igual magnitud cercanas entre sí.
Los dipolos aparecen en cuerpos aislantes dieléctricos. A diferencia de lo que ocurre en los materiales conductores, en los aislantes los electrones no son libres. Al aplicar un campo eléctrico a un dieléctrico aislante éste se polariza dando lugar a que los dipolos eléctricos se reorienten en la dirección del campo disminuyendo la intensidad deéste.
Es el caso de la molécula de agua. Aunque tiene una carga total neutra (igual número de protones que de electrones), presenta una distribución asimétrica de sus electrones, lo que la convierte en una molécula polar, alrededor del oxígeno se concentra una densidad de carga negativa, mientras que los núcleos de hidrógeno quedan desnudos, desprovistos parcialmente de sus electrones ymanifiestan, por tanto, una densidad de carga positiva. Por eso en la práctica, la molécula de agua se comporta como un dipolo.
Así se establecen interacciones dipolo-dipolo entre las propias moléculas de agua, formándose enlaces o puentes de hidrógeno. La carga parcial negativa del oxígeno de una molécula ejerce atracción electrostática sobre las cargas parciales positivas de los átomos de hidrógeno deotras moléculas adyacentes.
Aunque son uniones débiles, el hecho de que alrededor de cada molécula de agua se dispongan otras cuatro moléculas unidas por puentes de hidrógeno permite que se forme en el agua (líquida o sólida) una estructura de tipo reticular, responsable en gran parte de su comportamiento anómalo y de la peculiaridad de sus propiedades fisicoquímicas.Momento de un dipolo
(a) Un dipolo eléctrico en un campo externo uniforme. (b) Una vista en perspectiva para visualizar el momento producido.
Campo eléctrico debido a un dipolo.
Si se coloca un dipolo en un campo eléctrico () uniforme, ambas cargas (+Q y -Q), separadas una distancia 2a, experimentan fuerzas de igual magnitud y de sentido opuesto y , en consecuencia, la fuerza neta es...
Un dipolo eléctrico está formado por dos cargas, una positiva +Q y otra negativa -Q del mismo valor, separadas una distancia d.
Dipolo eléctrico
El potencial en el punto P distante r1 de la carga –Q y r2 de la carga +Q es
Expresamos r1 y r2 enfunción de r y , que es la posición del punto P expresada en coordenadas polares.
Teniendo en cuenta que d es pequeño frente a r, podemos obtener una buena aproximación empleando el desarrollo en serie
para expresar de forma aproximada los cocientes r/r1 y r/r2.
Despreciando los términos de orden superior a d2/r2
El potencial se expresa en función de r y θ
Es interesante destacar,que el potencial debido a un dipolo disminuye con la inversa del cuadrado de la distancia r, mientras que para una carga puntual disminuye con la inversa de r.
Componentes del campo eléctrico
Las componentes de E en coordenadas polares se pueden calcular a partir del gradiente de V expresado en coordenadas polares
Las componentes del campo eléctrico E son
La intensidad del campoeléctrico disminuye como el cubo de la distancia r.
Definimos momento dipolar al vector p, cuyo módulo es p=Qd, el producto de la carga Q por la separación d, y que se dirige desde la carga negativa a la positiva.
Actividades
Se introduce
El módulo de p (en unidades arbitrarias), en el control de selección titulado momento dipolar
Se pulsa el botón titulado Nuevo.
Observar las líneas de fuerza(en color blanco) y las equipotenciales (en color azul claro) de un dipolo.
Las equipotenciales se han trazado de modo que su separación es de 10 unidades arbitrarias de energía potencial.
Las líneas de fuerza y equipotenciales son similares a las obtenidas en el applet del sistema de dos cargas, cuando las cargas son iguales y opuestas.
Un dipolo eléctrico es un sistema de dos cargas designo opuesto e igual magnitud cercanas entre sí.
Los dipolos aparecen en cuerpos aislantes dieléctricos. A diferencia de lo que ocurre en los materiales conductores, en los aislantes los electrones no son libres. Al aplicar un campo eléctrico a un dieléctrico aislante éste se polariza dando lugar a que los dipolos eléctricos se reorienten en la dirección del campo disminuyendo la intensidad deéste.
Es el caso de la molécula de agua. Aunque tiene una carga total neutra (igual número de protones que de electrones), presenta una distribución asimétrica de sus electrones, lo que la convierte en una molécula polar, alrededor del oxígeno se concentra una densidad de carga negativa, mientras que los núcleos de hidrógeno quedan desnudos, desprovistos parcialmente de sus electrones ymanifiestan, por tanto, una densidad de carga positiva. Por eso en la práctica, la molécula de agua se comporta como un dipolo.
Así se establecen interacciones dipolo-dipolo entre las propias moléculas de agua, formándose enlaces o puentes de hidrógeno. La carga parcial negativa del oxígeno de una molécula ejerce atracción electrostática sobre las cargas parciales positivas de los átomos de hidrógeno deotras moléculas adyacentes.
Aunque son uniones débiles, el hecho de que alrededor de cada molécula de agua se dispongan otras cuatro moléculas unidas por puentes de hidrógeno permite que se forme en el agua (líquida o sólida) una estructura de tipo reticular, responsable en gran parte de su comportamiento anómalo y de la peculiaridad de sus propiedades fisicoquímicas.Momento de un dipolo
(a) Un dipolo eléctrico en un campo externo uniforme. (b) Una vista en perspectiva para visualizar el momento producido.
Campo eléctrico debido a un dipolo.
Si se coloca un dipolo en un campo eléctrico () uniforme, ambas cargas (+Q y -Q), separadas una distancia 2a, experimentan fuerzas de igual magnitud y de sentido opuesto y , en consecuencia, la fuerza neta es...
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