Presentación sobre el tema "conductores y dieléctricos". Presentación sobre el tema "Conductores y dieléctricos". Un dieléctrico debilita un campo eléctrico externo.

Conductores en un campo eléctrico Cargas libres: partículas cargadas del mismo signo, capaces de moverse bajo la influencia de un campo eléctrico. Cargas unidas: cargas opuestas incluidas en la composición de átomos (o moléculas) que no pueden moverse bajo la influencia de un campo eléctrico. independientemente unos de otros sustancias conductores dieléctricos semiconductores

Cualquier medio debilita la intensidad del campo eléctrico.

Las características eléctricas de un medio están determinadas por la movilidad de las partículas cargadas en él.

Conductor: metales, soluciones de sales, ácidos, aire húmedo, plasma, cuerpo humano.

Se trata de un cuerpo que contiene en su interior una cantidad suficiente de cargas eléctricas libres que pueden moverse bajo la influencia de un campo eléctrico.

Si se introduce un conductor descargado en un campo eléctrico, los portadores de carga comienzan a moverse. Están distribuidos de manera que el campo eléctrico que crean es opuesto al campo externo, es decir, el campo dentro del conductor se verá debilitado. Las cargas se redistribuirán hasta que se cumplan las condiciones de equilibrio de cargas en el conductor, es decir:

un conductor neutro introducido en un campo eléctrico rompe las líneas de tensión. Terminan en cargas inducidas negativas y comienzan en cargas positivas.

El fenómeno de separación espacial de cargas se llama inducción electrostática. El campo propio de las cargas inducidas compensa el campo externo dentro del conductor con un alto grado de precisión.

Si el conductor tiene una cavidad interna, entonces no habrá campo dentro de la cavidad. Esta circunstancia se utiliza a la hora de organizar la protección de equipos contra campos eléctricos.

La electrificación de un conductor en un campo electrostático externo mediante la separación de cargas positivas y negativas ya presentes en él en cantidades iguales se denomina fenómeno de inducción electrostática, y las cargas redistribuidas en sí se denominan inducidas. Este fenómeno se puede utilizar para electrificar conductores descargados.

Un conductor descargado puede electrificarse por contacto con otro conductor cargado.

La distribución de cargas en la superficie de los conductores depende de su forma. La densidad de carga máxima se observa en los puntos y dentro de los huecos se reduce al mínimo.

La propiedad de las cargas eléctricas de concentrarse en la capa superficial de un conductor ha encontrado aplicación para obtener diferencias de potencial significativas mediante el método electrostático. En la Fig. Se muestra un diagrama de un generador electrostático utilizado para acelerar partículas elementales.

Un conductor esférico 1 de gran diámetro está ubicado sobre una columna aislante 2. Una cinta dieléctrica cerrada 3 se mueve dentro de la columna, impulsando los tambores 4. Desde un generador de alto voltaje, una carga ecléctica se transmite a través de un sistema de conductores puntiagudos 5 al cinta, en la parte posterior de la cinta hay una placa de conexión a tierra 6. Las cargas de la cinta se eliminan mediante un sistema de puntos 7 y fluyen hacia la esfera conductora. La carga máxima que se puede acumular en una esfera está determinada por la fuga de la superficie del conductor esférico. En la práctica, con generadores de diseño similar, con un diámetro de esfera de 10 a 15 m, es posible obtener una diferencia de potencial del orden de 3 a 5 millones de voltios. Para aumentar la carga de la esfera, a veces se coloca toda la estructura en una caja llena de gas comprimido, lo que reduce la intensidad de la ionización.

http://www.physbook.ru/images/0/02/Img_T-68-004.jpg

http://ido.tsu.ru/schools/physmat/data/res/elmag/uchpos/text/2_2.html

http://www.ido.rudn.ru/nfpk/fizika/electro/course_files/el13.JPG

En la superficie de la esfera, los conos recortan pequeñas áreas esféricas que pueden considerarse planas. A r1r1 r2r2 S1S1 S2S2, o Los conos son similares entre sí, ya que los ángulos en el vértice son iguales. De la similitud se deduce que las áreas de las bases están relacionadas como los cuadrados de las distancias desde el punto A a los sitios y, respectivamente. De este modo,

Superficies equipotenciales En la figura se muestra un recorrido aproximado de las superficies equipotenciales para un momento determinado de excitación cardíaca. En un campo eléctrico, la superficie de un cuerpo conductor de cualquier forma es una superficie equipotencial. Las líneas de puntos indican superficies equipotenciales, los números junto a ellas indican el valor potencial en milivoltios.

Constante dieléctrica de las sustancias Sustancia ε ε Gases y vapor de agua Nitrógeno Hidrógeno Aire Vacío Vapor de agua (en t=100 ºС) Helio Oxígeno Dióxido de carbono Líquidos Nitrógeno líquido (en t= –198,4 ºС) Gasolina Agua Hidrógeno líquido (en t= –252, 9 ºС) Helio líquido (en t= –269 ºC) Glicerina 1,0058 1,006 1,4 1,9–2,0 81 1,2 1,05 43 Oxígeno líquido (en t= –192,4 ºС) Aceite de transformador Alcohol Éter Sólidos Diamante Papel encerado Madera seca Hielo (en t= – 10 ºС) Parafina Caucho Mica Vidrio Titanio bario Porcelana Ámbar 1,5 2,2 26 4,3 5,7 2,2 2,2–3,7 70 1,9–2,2 3,0–6,0 5,7–7,2 6,0–10,4–6,8 2,8

Literatura O. F. Kabardin “Física. Materiales de referencia". O. F. Kabardin “Física. Materiales de referencia". A. A. Pinsky “Física. Un libro de texto para escuelas de décimo grado y clases con estudio en profundidad de la física." A. A. Pinsky “Física. Un libro de texto para escuelas de décimo grado y clases con estudio en profundidad de la física." G. Ya. Myakishev “Física. Clases de electrodinámica". G. Ya. Myakishev “Física. Clases de electrodinámica". Revista "Kvant". Revista "Kvant".

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Conductores y dieléctricos en un campo eléctrico Las partículas cargadas que pueden moverse libremente en un campo eléctrico se denominan cargas libres y las sustancias que las contienen se denominan conductoras. Los conductores son metales, soluciones líquidas y electrolitos fundidos. Las cargas libres en un metal son los electrones de las capas externas de los átomos que han perdido contacto con ellos. Estos electrones, llamados electrones libres, pueden moverse libremente a través del cuerpo metálico en cualquier dirección. En condiciones electrostáticas, es decir, cuando las cargas eléctricas están estacionarias, la intensidad del campo eléctrico dentro del conductor es siempre cero. De hecho, si asumimos que todavía hay un campo dentro del conductor, entonces las cargas libres ubicadas en él serán influenciadas por fuerzas eléctricas proporcionales a la intensidad del campo, y estas cargas comenzarán a moverse, lo que significa que el campo dejará de funcionar. ser electrostático. Por tanto, no hay ningún campo electrostático dentro del conductor.

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Las sustancias que no tienen cargas libres se denominan dieléctricos o aislantes. Los ejemplos de dieléctricos incluyen varios gases, algunos líquidos (agua, gasolina, alcohol, etc.), así como muchos sólidos (vidrio, porcelana, plexiglás, caucho, etc.). Hay dos tipos de dieléctricos: polares y no polares. En una molécula dieléctrica polar, las cargas positivas se encuentran predominantemente en una parte (el polo "+") y las cargas negativas en la otra (el polo "-"). En un dieléctrico apolar, las cargas positivas y negativas se distribuyen equitativamente por toda la molécula. El momento dipolar eléctrico es una cantidad física vectorial que caracteriza las propiedades eléctricas de un sistema de partículas cargadas (distribución de carga) en el sentido del campo que crea y la acción de campos externos sobre él. El sistema de cargas más simple que tiene un cierto momento dipolar distinto de cero (independiente de la elección del origen) es un dipolo (dos partículas puntuales con cargas opuestas del mismo tamaño)

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El valor absoluto del momento dipolar eléctrico de un dipolo es igual al producto de la magnitud de la carga positiva por la distancia entre las cargas y se dirige de la carga negativa a la positiva, o: donde q es la magnitud de las cargas , l es un vector con el inicio en la carga negativa y el final en la positiva. Para un sistema de N partículas, el momento dipolar eléctrico es: Las unidades del sistema para medir el momento dipolar eléctrico no tienen un nombre especial. En SI es simplemente Kl·m. El momento dipolar eléctrico de las moléculas se suele medir en debyes: 1 D = 3,33564·10−30 C m.

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Polarización dieléctrica. Cuando un dieléctrico se introduce en un campo eléctrico externo, se produce en él una cierta redistribución de las cargas que componen los átomos o moléculas. Como resultado de dicha redistribución, aparecen cargas unidas no compensadas en exceso en la superficie de la muestra dieléctrica. Todas las partículas cargadas que forman cargas macroscópicas unidas siguen siendo parte de sus átomos. Las cargas unidas crean un campo eléctrico que dentro del dieléctrico se dirige en dirección opuesta al vector de intensidad del campo externo. Este proceso se llama polarización dieléctrica. Como resultado, el campo eléctrico total dentro del dieléctrico resulta ser menor que el campo externo en valor absoluto. Una cantidad física igual a la relación entre el módulo de intensidad del campo eléctrico externo en el vacío E0 y el módulo de intensidad de campo total en un dieléctrico homogéneo E se denomina constante dieléctrica de una sustancia:

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Existen varios mecanismos para la polarización de los dieléctricos. Los principales son la polarización de orientación y deformación. La polarización orientacional o dipolar se produce en el caso de dieléctricos polares formados por moléculas en las que los centros de distribución de cargas positivas y negativas no coinciden. Estas moléculas son dipolos eléctricos microscópicos: una combinación neutra de dos cargas, iguales en magnitud y de signo opuesto, ubicadas a cierta distancia entre sí. Por ejemplo, una molécula de agua, así como las moléculas de otros dieléctricos (H2S, NO2, etc.), tienen un momento dipolar. En ausencia de un campo eléctrico externo, los ejes de los dipolos moleculares están orientados aleatoriamente debido al movimiento térmico, de modo que en la superficie del dieléctrico y en cualquier elemento volumétrico la carga eléctrica es en promedio cero. Cuando se introduce un dieléctrico en un campo externo, se produce una orientación parcial de los dipolos moleculares. Como resultado, aparecen cargas ligadas macroscópicas no compensadas en la superficie del dieléctrico, creando un campo dirigido hacia el campo externo.

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La polarización de los dieléctricos polares depende en gran medida de la temperatura, ya que el movimiento térmico de las moléculas desempeña el papel de factor desorientador. La figura muestra que en un campo externo, fuerzas dirigidas opuestamente actúan sobre los polos opuestos de una molécula dieléctrica polar, que intentan rotar la molécula a lo largo del vector de intensidad del campo.

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El mecanismo de deformación (o elástico) se manifiesta durante la polarización de dieléctricos apolares, cuyas moléculas no poseen momento dipolar en ausencia de un campo externo. Durante la polarización electrónica, bajo la influencia de un campo eléctrico, las capas electrónicas de los dieléctricos apolares se deforman: las cargas positivas se desplazan en la dirección del vector y las cargas negativas en la dirección opuesta. Como resultado, cada molécula se convierte en un dipolo eléctrico, cuyo eje se dirige a lo largo del campo externo. En la superficie del dieléctrico aparecen cargas unidas no compensadas, creando su propio campo dirigido hacia el campo externo. Así se produce la polarización de un dieléctrico apolar. Un ejemplo de molécula no polar es la molécula de metano CH4. En esta molécula, el ion de carbono cuádruple ionizado C4– se encuentra en el centro de una pirámide regular, en cuyos vértices se encuentran los iones de hidrógeno H+. Cuando se aplica un campo externo, el ion carbono se desplaza del centro de la pirámide y la molécula desarrolla un momento dipolar proporcional al campo externo.

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En el caso de los dieléctricos cristalinos sólidos, se observa un tipo de polarización por deformación, la llamada polarización iónica, en la que los iones de diferentes signos que forman la red cristalina, cuando se aplica un campo externo, se desplazan en direcciones opuestas, como como resultado de lo cual aparecen cargas ligadas (no compensadas) en las caras del cristal. Un ejemplo de tal mecanismo es la polarización de un cristal de NaCl, en el que los iones Na+ y Cl– forman dos subredes anidadas una dentro de la otra. En ausencia de un campo externo, cada celda unitaria de un cristal de NaCl es eléctricamente neutra y no tiene momento dipolar. En un campo eléctrico externo, ambas subredes se desplazan en direcciones opuestas, es decir, el cristal está polarizado.

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La figura muestra que un campo externo actúa sobre una molécula de un dieléctrico no polar, moviendo cargas opuestas dentro de ella en diferentes direcciones, como resultado de lo cual esta molécula se vuelve similar a una molécula de un dieléctrico polar, orientada a lo largo de las líneas de campo. La deformación de moléculas apolares bajo la influencia de un campo eléctrico externo no depende de su movimiento térmico, por lo que la polarización de un dieléctrico apolar no depende de la temperatura.

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Fundamentos de la teoría de bandas de sólidos La teoría de bandas es una de las secciones principales de la teoría cuántica de sólidos, describe el movimiento de los electrones en los cristales y es la base de la teoría moderna de los metales, semiconductores y dieléctricos. El espectro de energía de los electrones en un sólido difiere significativamente del espectro de energía de los electrones libres (que es continuo) o del espectro de electrones que pertenecen a átomos individuales aislados (discretos con un conjunto específico de niveles disponibles): consta de bandas de energía individuales permitidas. separados por bandas de energías prohibidas. Según los postulados de la mecánica cuántica de Bohr, en un átomo aislado la energía de un electrón puede tomar valores estrictamente discretos (el electrón tiene una determinada energía y está situado en uno de los orbitales).

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En el caso de un sistema de varios átomos unidos por un enlace químico, los niveles de energía electrónica se dividen en una cantidad proporcional al número de átomos. La medida de la división está determinada por la interacción de las capas electrónicas de los átomos. Con un mayor aumento del sistema al nivel macroscópico, el número de niveles se vuelve muy grande y la diferencia en las energías de los electrones ubicados en orbitales vecinos es correspondientemente muy pequeña: los niveles de energía se dividen en dos conjuntos discretos casi continuos: energía zonas.

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La más alta de las bandas de energía permitidas en semiconductores y dieléctricos, en la que a una temperatura de 0 K todos los estados de energía están ocupados por electrones, se llama banda de valencia, la siguiente es la banda de conducción. Según el principio de disposición relativa de estas zonas, todos los sólidos se dividen en tres grandes grupos: conductores: materiales en los que la banda de conducción y la banda de valencia se superponen (no hay brecha de energía), formando una zona llamada banda de conducción (por lo tanto , el electrón puede moverse libremente entre ellos, habiendo recibido cualquier energía admisiblemente baja); dieléctricos: materiales en los que las zonas no se superponen y la distancia entre ellas es superior a 3 eV (para transferir un electrón de la banda de valencia a la banda de conducción, se requiere una energía significativa, por lo que los dieléctricos prácticamente no conducen corriente); semiconductores: materiales en los que las bandas no se superponen y la distancia entre ellas (banda prohibida) está en el rango de 0,1 a 3 eV (para transferir un electrón de la banda de valencia a la banda de conducción, se requiere menos energía que para un dieléctrico, por lo tanto los semiconductores puros son débilmente conductores).

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La banda prohibida (la brecha de energía entre las bandas de valencia y conducción) es una cantidad clave en la teoría de bandas y determina las propiedades ópticas y eléctricas de un material. La transición de un electrón de la banda de valencia a la banda de conducción se denomina proceso de generación de portadores de carga (negativo - electrón y positivo - hueco), y la transición inversa se denomina proceso de recombinación.

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Los semiconductores son sustancias cuya banda prohibida es del orden de varios electronvoltios (eV). Por ejemplo, el diamante se puede clasificar como un semiconductor de espacio amplio y el arseniuro de indio se puede clasificar como un semiconductor de espacio estrecho. Los semiconductores incluyen muchos elementos químicos (germanio, silicio, selenio, telurio, arsénico y otros), una gran cantidad de aleaciones y compuestos químicos (arseniuro de galio, etc.). El semiconductor más común en la naturaleza es el silicio, que constituye casi el 30% de la corteza terrestre. Un semiconductor es un material que, en términos de su conductividad específica, ocupa una posición intermedia entre conductores y dieléctricos y se diferencia de los conductores por la fuerte dependencia de la conductividad específica de la concentración de impurezas, la temperatura y la exposición a diversos tipos de radiación. La propiedad principal de un semiconductor es un aumento de la conductividad eléctrica al aumentar la temperatura.

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Los semiconductores se caracterizan tanto por las propiedades de los conductores como de los dieléctricos. En los cristales semiconductores, los electrones necesitan alrededor de 1-2 10-19 J (aproximadamente 1 eV) de energía para ser liberados de un átomo frente a 7-10 10-19 J (aproximadamente 5 eV) para los dieléctricos, lo que caracteriza la principal diferencia entre semiconductores. y dieléctricos. Esta energía aparece en ellos a medida que aumenta la temperatura (por ejemplo, a temperatura ambiente, el nivel de energía del movimiento térmico de los átomos es 0,4·10−19 J) y los electrones individuales reciben energía para separarse del núcleo. Abandonan sus núcleos, formando electrones libres y huecos. Al aumentar la temperatura, aumenta el número de electrones y huecos libres, por lo tanto, en un semiconductor que no contiene impurezas, la resistividad eléctrica disminuye. Convencionalmente, los elementos con una energía de enlace de electrones inferior a 2-3 eV se consideran semiconductores. El mecanismo de conductividad del hueco de electrones se manifiesta en semiconductores nativos (es decir, sin impurezas). Se llama conductividad eléctrica intrínseca de los semiconductores.

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La probabilidad de transición electrónica de la banda de valencia a la banda de conducción es proporcional a (-Eg/kT), donde Eg es la banda prohibida. Para un valor grande de Eg (2-3 eV), esta probabilidad resulta ser muy pequeña. Por tanto, la división de sustancias en metales y no metales tiene una base muy definida. Por el contrario, la división de los no metales en semiconductores y dieléctricos no tiene tal base y es puramente condicional.

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Conductividad intrínseca y de impurezas Los semiconductores en los que aparecen electrones libres y "huecos" durante la ionización de los átomos a partir de los cuales se construye todo el cristal se denominan semiconductores con conductividad intrínseca. En semiconductores con conductividad intrínseca, la concentración de electrones libres es igual a la concentración de "huecos". Conductividad de impurezas Los cristales con conductividad de impurezas se utilizan a menudo para crear dispositivos semiconductores. Estos cristales se obtienen introduciendo impurezas con átomos de un elemento químico pentavalente o trivalente.

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Semiconductores electrónicos (tipo n) El término "tipo n" proviene de la palabra "negativo", que se refiere a la carga negativa de los portadores mayoritarios. Se añade una impureza de un semiconductor pentavalente (por ejemplo, arsénico) a un semiconductor tetravalente (por ejemplo, silicio). Durante la interacción, cada átomo de impureza forma un enlace covalente con átomos de silicio. Sin embargo, en los enlaces de valencia saturados no hay lugar para el quinto electrón del átomo de arsénico, se rompe y queda libre. En este caso, la transferencia de carga la realiza un electrón, no un hueco, es decir, este tipo de semiconductor conduce la corriente eléctrica como los metales. Las impurezas que se añaden a los semiconductores, lo que hace que se conviertan en semiconductores de tipo n, se denominan impurezas donantes.

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Semiconductores huecos (tipo p) El término “tipo p” proviene de la palabra “positivo”, que denota la carga positiva de los portadores mayoritarios. Este tipo de semiconductor, además de tener una base de impurezas, se caracteriza por la naturaleza hueca de la conductividad. Se añade una pequeña cantidad de átomos de un elemento trivalente (como el indio) a un semiconductor tetravalente (como el silicio). Cada átomo de impureza establece un enlace covalente con tres átomos de silicio vecinos. Para establecer un enlace con el cuarto átomo de silicio, el átomo de indio no tiene un electrón de valencia, por lo que toma un electrón de valencia del enlace covalente entre los átomos de silicio vecinos y se convierte en un ion cargado negativamente, lo que resulta en la formación de un agujero. Las impurezas que se añaden en este caso se denominan impurezas aceptoras.

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Las propiedades físicas de los semiconductores son las más estudiadas en comparación con los metales y los dieléctricos. En gran medida, esto se ve facilitado por una gran cantidad de efectos que no se pueden observar ni en una sustancia ni en otra, principalmente relacionados con la estructura de la banda de los semiconductores y la presencia de una banda prohibida bastante estrecha. Los compuestos semiconductores se dividen en varios tipos: materiales semiconductores simples: los propios elementos químicos: boro B, carbono C, germanio Ge, silicio Si, selenio Se, azufre S, antimonio Sb, teluro Te y yodo I. Germanio, silicio y selenio. El resto se utiliza con mayor frecuencia como dopantes o como componentes de materiales semiconductores complejos. El grupo de materiales semiconductores complejos incluye compuestos químicos que tienen propiedades semiconductoras e incluyen dos, tres o más elementos químicos. Por supuesto, el principal incentivo para estudiar semiconductores es la producción de dispositivos semiconductores y circuitos integrados.

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1. En ausencia de un campo externo, las partículas se distribuyen dentro de la sustancia de tal manera que el campo eléctrico que crean es igual a cero. 2. En presencia de un campo externo, se produce una redistribución de partículas cargadas y surge el campo eléctrico propio de la sustancia, que consiste en el campo externo E0 y el interno E/ creado por las partículas cargadas de la sustancia. ¿Qué sustancias se llaman conductores? 3. Conductores -

• Sustancias con presencia de cargas libres que participan en el movimiento térmico y pueden moverse por todo el volumen del conductor.

• 4. En ausencia de un campo externo en el conductor, la carga libre "-" se compensa con la carga "+" de la red iónica. En un campo eléctrico ocurre redistribución cargos gratis, como resultado de lo cual aparecen cargas "+" y "-" no compensadas en su superficie
• Este proceso se llama inducción electrostática, y las cargas que aparecen en la superficie del conductor son cargas de inducción.

5. El campo electrostático total dentro del conductor es igual a cero 6. Todas las zonas internas de un conductor introducido en un campo eléctrico permanecen eléctricamente neutras 7. Esta es la base protección electrostática– los dispositivos sensibles al campo eléctrico se colocan en cajas metálicas para eliminar la influencia del campo. ? ¿Qué sustancias se llaman dieléctricos? 8. No hay cargas eléctricas libres en los dieléctricos (aislantes). Están formados por átomos o moléculas neutras. Las partículas cargadas en un átomo neutro están unidas entre sí y no pueden moverse bajo la influencia de un campo eléctrico en todo el volumen del dieléctrico.

• 8. No hay cargas eléctricas libres en los dieléctricos (aislantes). Están formados por átomos o moléculas neutras. Las partículas cargadas en un átomo neutro están unidas entre sí y no pueden moverse bajo la influencia de un campo eléctrico en todo el volumen del dieléctrico.

9. Cuando se introduce un dieléctrico en un campo eléctrico externo, se produce en él una redistribución de cargas. Como resultado, el exceso no compensado relacionado cargos. 10. Las cargas unidas crean un campo eléctrico que dentro del dieléctrico se dirige en dirección opuesta al vector de intensidad del campo externo. Este proceso se llama polarización dieléctrica. 11. Una cantidad física igual a la relación entre el módulo de intensidad del campo eléctrico externo en el vacío y el módulo de intensidad de campo total en un dieléctrico homogéneo se llama constante dieléctrica sustancias. ε=E0/E 12. Dieléctricos polares - formado por moléculas en las que los centros de distribución de cargas “+” y “-” no coinciden. 13. Las moléculas son dipolos eléctricos microscópicos: una combinación neutra de dos cargas, iguales en magnitud y de signo opuesto, ubicadas a cierta distancia entre sí. 14. Ejemplos de dieléctricos polares:

• Agua, alcohol,
• óxido nítrico (4)

15. Cuando se introduce un dieléctrico en un campo externo, se produce una orientación parcial de los dipolos. Como resultado, aparecen cargas unidas no compensadas en la superficie del dieléctrico, creando un campo dirigido hacia el campo externo. dieciséis. Dieléctricos no polares– sustancias en cuyas moléculas los centros de distribución de cargas “+” y “-” emparejar. 17. Aparecen cargas unidas no compensadas en la superficie del dieléctrico, creando su propio campo E/ dirigido hacia el campo externo E0 Polarización de un dieléctrico apolar 18. Ejemplos de dieléctricos apolares:

• gases inertes, oxígeno, hidrógeno, benceno, polietileno.

1. ¿Cuál es el campo eléctrico dentro del conductor?

• A) Energía potencial de las cargas.
• B) Energía cinética de las cargas.
• segundo) cero

A) Son sustancias en las que las partículas cargadas no pueden moverse bajo la influencia de un campo eléctrico.

• A) Son sustancias en las que las partículas cargadas no pueden moverse bajo la influencia de un campo eléctrico.
• B) Son sustancias en las que las partículas cargadas pueden moverse bajo la influencia de un campo eléctrico.

A) 1 4. ¿Qué se llama polarización?

• A) Este es un desplazamiento de cargas unidas positivas y negativas del dieléctrico en direcciones opuestas.
• B) Este es un desplazamiento de cargas unidas positivas y negativas del dieléctrico en una dirección.
• B) Esta es la disposición de las cargas positivas y negativas del dieléctrico en el medio.

5. ¿Dónde se concentra la carga estática del conductor?

• A) dentro del conductor
• B) En su superficie

7. ¿QUÉ ES LA CONTINUIDAD DIELÉCTRICA? 8. Los dieléctricos no polares son dieléctricos en los que los centros de distribución de cargas positivas y negativas...

• 8. Los dieléctricos no polares son dieléctricos en los que los centros de distribución de cargas positivas y negativas...

A) El hecho de que el campo eléctrico en el interior del conductor sea máximo.

• A) El hecho de que el campo eléctrico en el interior del conductor sea máximo.
• B) sobre el hecho de que no hay campo eléctrico dentro del conductor

10. ¿Qué es un dipolo?

• a) Este es un sistema de cargas con carga positiva.
• B) Este es un sistema de cargas cargado negativamente.
• B) Este es un sistema neutral de cargas.

CONDUCTORES Y DIELÉCTRICOS EN UN CAMPO ELÉCTRICO

Curso basico

• Los conductores son sustancias que contienen cargas eléctricas libres que pueden moverse bajo la influencia de un campo eléctrico arbitrariamente débil.

CONDUCTORES

IONIZADO

GASES

RIELES

ELECTROLITOS

Protección electrostática– un fenómeno según el cual es posible proteger un campo eléctrico “escondiéndolo” dentro de una carcasa cerrada hecha de un material conductor de electricidad (por ejemplo, metal).

Protección electrostática.

El fenómeno fue descubierto por Michael Faraday en 1836. Se dio cuenta de que un campo eléctrico externo no podía entrar en una jaula metálica conectada a tierra. Principio de funcionamiento jaulas de faraday radica en que bajo la influencia de un campo eléctrico externo, los electrones libres ubicados en el metal comienzan a moverse y crean una carga en la superficie de la celda, que compensa completamente este campo externo.

Los dieléctricos (o aislantes) son sustancias que conducen la electricidad relativamente mal (en comparación con los conductores).

• En los dieléctricos, todos los electrones están ligados, es decir, pertenecen a átomos individuales, y el campo eléctrico no los arranca, sino que sólo los desplaza ligeramente, es decir, los polariza. Por lo tanto, puede existir un campo eléctrico dentro del dieléctrico; el dieléctrico tiene cierta influencia sobre el campo eléctrico.

Los dieléctricos se dividen en polar Y no polar .

Dieléctricos polares

Están formados por moléculas en las que los centros de distribución de cargas positivas y negativas no coinciden. Estas moléculas se pueden representar como dos moléculas idénticas en módulos de puntos opuestos. cargos , ubicados a cierta distancia entre sí, llamados dipolo .

Dieléctricos no polares

Están formados por átomos y moléculas en los que coinciden los centros de distribución de cargas positivas y negativas.

Polarización de dieléctricos polares.

• Colocar un dieléctrico polar en un campo electrostático (por ejemplo, entre dos placas cargadas) conduce a una inversión y desplazamiento de dipolos previamente orientados caóticamente a lo largo del campo.

La inversión se produce bajo la influencia de un par de fuerzas aplicadas desde el campo a dos cargas dipolares.

El desplazamiento de los dipolos se llama polarización. Sin embargo, debido al movimiento térmico, sólo se produce una polarización parcial. Dentro del dieléctrico, las cargas positivas y negativas de los dipolos se compensan entre sí, y en la superficie del dieléctrico aparece una carga ligada: negativa en el lado de la placa cargada positivamente, y viceversa.

Polarización de dieléctricos no polares.

Un dieléctrico no polar en un campo eléctrico también está polarizado. Bajo la influencia de un campo eléctrico, las cargas positivas y negativas de una molécula se desplazan en direcciones opuestas, de modo que los centros de distribución de carga se desplazan, como en el caso de las moléculas polares. El eje del dipolo inducido por el campo está orientado a lo largo del campo. Aparecen cargas unidas en las superficies dieléctricas adyacentes a las placas cargadas.

Un dieléctrico polarizado crea en sí mismo un campo eléctrico.

Este campo debilita el campo eléctrico externo dentro del dieléctrico.

El grado de esta atenuación depende de las propiedades del dieléctrico.

Una disminución en la fuerza del campo electrostático en una sustancia en comparación con el campo en el vacío se caracteriza por la constante dieléctrica relativa del medio.

Conductores en un campo eléctrico.

Dieléctricos en un campo eléctrico.

1. Hay electrones libres

1. No existen transportistas gratuitos.

2.los electrones se acumulan en la superficie del conductor.

2. En un campo eléctrico, las moléculas y los átomos giran de modo que por un lado aparece un exceso de carga positiva en el dieléctrico y por el otro, uno negativo.

3. No hay campo eléctrico dentro del conductor.

3. El campo eléctrico dentro del conductor se debilita ε veces.

4. Un conductor se puede dividir en 2 partes en un campo eléctrico y cada parte se cargará con signos diferentes.

4. Un dieléctrico se puede dividir en 2 partes en un campo eléctrico, pero cada una de ellas estará descargada.

Preguntas de control

1 . ¿Qué sustancias se llaman conductores?

2¿Qué cargas eléctricas se llaman gratuitas?

3.¿Qué partículas son portadoras de cargas libres en los metales?

4. ¿Qué sucede en un metal colocado en un campo eléctrico?

5. Cómo se distribuye sobre el conductor la aurora que le ha sido comunicada¿d?

PREGUNTAS DE CONTROL.

6. Si un conductor en un campo eléctrico se divide en dos partes, ¿cómo se cargarán estas partes?

7. ¿En qué principio se basa la protección electrostática?

8.¿Qué sustancias se llaman dieléctricos?

9. ¿Qué tipos de dieléctricos existen? ¿Cuál es la diferencia?

10.Explicar el comportamiento de un dipolo en un campo eléctrico externo.

11. Cómo se produce la polarización de los dieléctricos.

12. Si un dieléctrico colocado en un campo eléctrico se divide por la mitad, ¿cuál será la carga de cada parte?

13. Una nube cargada negativamente pasa sobre un pararrayos. Explica, basándose en conceptos de electrónica, por qué aparece una carga en la punta del pararrayos. ¿Cuál es su signo?