Page 417 - Fisica General Burbano

430 EL CAMPO ELÉCTRICO EN LA MATERIA

el campo eléctrico inducido por las cargas de polarización. (Esta última frase se comprenderá a
medida que se avance en la lectura de este tema).
Un cálculo que tiene su interés en la determinación de capacidades de condensadores con
dieléctricos en su interior, es el que nos determina cuánto tendríamos que acercar las armaduras
de un condensador plano (D d), suprimiendo el dieléctrico para conservar la misma capacidad
(Fig. XIX-27).
Como la capacidad de un condensador plano entre cuyas armaduras existe un dieléctrico es:
C =e¢e A/d, entonces:
0
ee 0 A e 0 A e ¢-1
¢
C = = Þ D d= d
d d -D d e ¢
Los materiales que vamos a tratar en este capítulo son los DIELÉCTRICOS LHI (lineales, homogé-
neos e isótropos); los cuales son lineales por la proporcionalidad de la carga y el potencial al ser
introducidos en un condensador, homogéneos por ser e¢independiente de la muestra particular de
la sustancia que se elija, e isótropos porque e¢es independiente de la orientación del dieléctrico al
ser introducido en un campo eléctrico.
El crecimiento de la capacidad de un condensador parece que puede ser indefinido, sin más
que aproximar suficientemente la distancia entre sus armaduras, disminuyendo el espesor del
Fig. XIX-26.– Al introducir un dieléc- dieléctrico; sin embargo, esto no es posible puesto que el gradiente del potencial a que puede so-
trico entre las placas de un condensa- meterse a un dieléctrico, está limitado por lo que ya hemos llamado en el párrafo XIX-11 potencial
dor cargado y conectado a su fuente de ruptura o RIGIDEZ DEL DIELÉCTRICO (k), llegando un momento en el que si vamos aumentando el
de alimentación, la diferencia de po-
tencial entre sus armaduras permane- campo eléctrico entre las placas del condensador, salta una chispa entre sus armaduras (chispa dis-
cerá constante, entonces la fuente su- ruptiva), y el material aislante deja de serlo (se perfora) y conduce.
ministra más carga a las placas del Otra función de gran interés práctico que realiza un dieléctrico es proporcionar un medio
condensador, aumentando su capaci- mecánico de separación de los conductores que forman el condensador.
dad.
CONSTANTES DIELÉCTRICAS RIGIDEZ DIELÉCTRICA (k) DE ALGUNAS
(e¢) a 20 ºC. SUSTANCIAS
Vacío ................................ 1,0000 RIGIDEZ
DIELÉCTRICO
Aire .................................. 1,0006 (MV/m)
Parafina ............................. 2,2 Hidrógeno (1 atm) 2
Ebonita ............................. 3 Oxígeno (1 atm) 2,6
Papel ................................. 3 - 7 Aire seco (1 atm) 3
Cuarzo .............................. 4,3 Aire seco (20 atm) 50
Vidrio ............................... 4 - 7
Dióxido de carbono 2,6
Mica ................................. 5 - 7 Petróleo 65
Porcelana ......................... 6 - 8 Aceite 14
Alúmina ............................ 8,5 MUESTRA PARA EXAMEN. PROHIBIDA SU REPRODUCCIÓN. COPYRIGHT EDITORIAL TÉBAR
Aceite ............................... 2 - 2,5 Ebonita 42 - 54
Mica 30 - 220
Benceno ............................ 2,3
Metanol ............................. 33 Papel parafinado 30 - 50
Glicerina ............................ 42 Poliestireno 100
Fig. XIX-27.– Si los condensadores Agua ................................ 80 Vidrio 25 - 150
tienen la misma capacidad, ¿cuánto
vale Dd ?
XIX – 19. Fuerzas sobre un dipolo sumergido en un campo eléctrico
En el párrafo XVIII-32, definíamos el «dipolo eléctrico» y a tal distribución le asociábamos la
magnitud vectorial «momento dipolar» p =q l.
Estudiemos el caso de tener un dipolo con libertad de movimiento y «sumergido» en un campo
eléctrico uniforme (líneas equidistantes). Si q es la carga eléctrica de cada extremo o polo, la fuer-
za que actúa sobre cada uno de ellos es: F =q E (Fig. XIX-28).
Las dos fuerzas, paralelas, iguales y de sentido contrario, originan un par, cuyo momento es en
módulo: N =Fd =Eql sen j, siendo j el ángulo formado por el eje del dipolo y el sentido posi-
tivo de las líneas de fuerza.
El dipolo girará hasta una posición en que N =0. Ninguno de los factores puede serlo, excep-
to sen j. Al ser: sen j =0, el ángulo j =0 ó 180º, colocándose el dipolo paralelo a las líneas de
fuerza. Cuando j =0, corresponde a una posición de equilibrio estable (las líneas de fuerza en-
tran por el polo negativo del dipolo); si j =180º, el equilibrio es inestable (las líneas de fuerza
entran por el polo positivo del dipolo) y bastaría un pequeño golpecito para que adquiriese la po-
sición de equilibrio estable.
Fig. XIX-28.– Acción de un campo Teniendo en cuenta el valor del momento dipolar, el momento del par lo podremos expresar
eléctrico uniforme sobre un dipolo. en forma vectorial: