Campo elctricvo

Capacitores con dieléctrico, energía asociada a un campo eléctrico

En secciones anteriores, encontramos que la diferencia de potencial entre las placas de un capacitor se reduce por el factor kcuando se introduce un dieléctrico o aislante. Puesto que la diferencia de potencial entre las placas es igual al producto del campo eléctrico y la separación d, , el campo eléctrico se reduce tambiénpor el factor k, Así, si Eo es el campo eléctrico sin el dieléctrico, el campo eléctrico en presencia del dieléctrico es:


Esta relación puede comprenderse advirtiendo que es posible que undieléctrico esté polarizado. A escala atómica, en un material polarizado, las cargas positiva y negativa están separadas ligeramente. Si las moléculas del dieléctrico poseen momentos de dipolo eléctrico(momento bipolar), permanentes en ausencia de un campo eléctrico, se denominan moléculas polares (el agua y el alcohol por ejemplo). Los dipolos se orientan aleatoriamente en ausencia de campoeléctrico. Cuando se aplica un campo eléctrico externo Eo, se ejerce un momento de torsión sobre los dipolos, lo que origina que estos estén parcialmente alineados con el campo. El grado de alineamientodepende de la temperatura y de la magnitud del campo aplicado. En general, el alineamiento aumenta con la reducción de la temperatura y con el aumento de la intensidad del campo eléctrico. Los dipolosalineados parcialmente producen un campo eléctrico interno que se opone al campo externo, causando por ello una reducción en el campo neto dentro del dieléctrico.
Si las moléculas del dieléctrico noposeen un momento de dipolo permanente se les conoce como moléculas no polares. En este caso, un campo eléctrico externo produce cierta separación de carga y un momento de dipolo inducido. Dichosmomentos de dipolo inducidos tienden a alinearse con el campo externo, lo que produce una reducción en el campo eléctrico interno. A partir de estas ideas, considere una placa de material dieléctrico en...