4. Polarización de la materia

Cuando situamos un objeto material en un campo eléctrico se comporta según sea un conductor o un dieléctrico. El conductor redistribuye sus cargas como has visto en el apartado anterior. En un dieléctrico las cargas no pueden moverse libremente y, por tanto, su comportamiento es distinto.

Microscópicamente, los dieléctricos pueden considerarse formados por dos tipos de moléculas: polares y no polares.

Imagen 35. Pajs. Dominio público.

Una molécula es polar cuando el centro del sistema de electrones (carga negativa) no coincide con el de núcleos positivos. Las moléculas sin dejar de ser neutras son verdaderos dipolos, caracterizados por su momento dipolar. Los materiales que forman, llamados polares, están descargados en todos sus puntos, ya que la agitación térmica distribuye los dipolos al azar. Bajo la acción de un campo eléctrico externo, los dipolos moleculares se orientan alineándose con el campo. El grado de alineamiento no será completo debido a la agitación térmica de las moléculas.

Imagen 36. Pajs. Dominio público.

Si la molécula es no polar, es decir, si el centro del sistema de electrones coincide con el de los núcleos positivos, el dieléctrico es, en todos sus puntos, eléctricamente neutro. Bajo la acción de un campo eléctrico externo, los centros de los sistemas citados se separan y se crean dipolos inducidos, alineados con el campo eléctrico externo.

Macroscópicamente, en un dieléctrico se produce el fenómeno conjugado de alineamiento e inducción, separándose ligeramente el centro de las cargas positivas de todo el dieléctrico con respecto al centro de las cargas negativas. El dieléctrico en su conjunto permanece eléctricamente neutro pero se polariza, es decir, se acumula carga positiva a un lado y negativa en el otro.

Imagen 37. Elaboración propia.

Tanto en los dieléctricos polares como no polares, la zona de la superficie por donde entran las líneas de fuerza del campo exterior se cargan negativamente y la zona por donde salen se carga positivamente. Esta carga eléctrica inducida es la responsable de la atracción eléctrica entre los trocitos de papel y un cuerpo electrizado por frotamiento.

Las cargas superficiales inducidas crean un campo eléctrico tal que se opone al campo eléctrico externo , de modo que el campo resultante en el interior del dieléctrico será:

Por tanto, si se sitúa un dieléctrico en un campo eléctrico, aparecen cargas superficiales inducidas sobre aquél, cuyo efecto es debilitar el campo original dentro del dieléctrico.

El cociente entre el campo exterior y el interior es una constante para cada sustancia, y recibe el nombre de constante dieléctrica relativa al vacío.

, recibe el nombre de permitividad del medio. Las magnitudes y son dos formas diferentes de expresar la misma propiedad fundamental de un dieléctrico; esto es, el grado en el cual queda polarizado cuando se encuentra en un campo eléctrico.

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En ausencia de un eléctrico , las moléculas  de un material tienen una al azar. Cuando se un campo eléctrico externo, las moléculas polares se parcialmente con el campo. El grado de depende de la .

Si el material dieléctrico es no , el campo eléctrico externo produce inducidos que están con el campo. Por lo tanto, el campo eléctrico polariza al sea o no sea polar