Polarización eléctrica

Polarización eléctrica

1. Momento dipolo eléctrico

   • El vector de polarización P se define como el momento dipolar por unidad de volumen. El momento dipolar eléctrico es una medida de la separación de cargas eléctricas positivas y negativas dentro de un sistema, es decir, una medida de la polaridad general del sistema . Las unidades SI para el momento dipolar eléctrico son coulomb - metro (C⋅m); sin embargo, una unidad de uso común en física y química atómica es el debye (D).
     • Potencial y campo de un dipolo eléctrico
       • Un dipolo ideal consta de dos cargas opuestas con una separación infinitesimal. Calculamos el potencial y el campo de tal dipolo ideal comenzando con dos cargas opuestas en la separación d> 0, y tomando el límite como d → 0.
     • Densidad de momento dipolar y densidad de polarización
       • El momento dipolar de una serie de cargas, determina el grado de polaridad de la matriz, pero para una matriz neutra es simplemente una propiedad vectorial de la matriz sin información sobre la ubicación absoluta de la matriz. La densidad del momento dipolar de la matriz p ( r ) contiene tanto la ubicación de la matriz como su momento dipolar.
         • Medio con densidades de carga y dipolo
           • Un modelo para la densidad de momentos de polarización p ( r ) da como resultado una polarización restringido al mismo modelo. Para una distribución de momento dipolar que varía suavemente p ( r ), la densidad de carga ligada correspondiente es simplemente como estableceremos en breve vía integración por partes .
             • Carga superficial
               • La integración de la divergencia da como resultado una carga superficial.
             • Esfera dieléctrica en campo eléctrico externo uniforme
               • Las observaciones generales anteriores sobre la carga superficial se hacen más concretas al considerar el ejemplo de una esfera dieléctrica en un campo eléctrico uniforme. Se encuentra que la esfera adopta una carga superficial relacionada con el momento dipolar de su interior
         • Medios generales
           • Al truncar esta expansión (por ejemplo, reteniendo solo los términos del dipolo, o solo los términos del dipolo y del cuadrupolo, etc. ), se recuperan los resultados de la sección anterior. En particular, al truncar la expansión en el término dipolar, el resultado es indistinguible de la densidad de polarización generada por un momento dipolar uniforme confinado a la región de carga.
     • Momentos dipolares eléctricos de partículas fundamentales
       • No debe confundirse con el espín, que se refiere a los momentos dipolares magnéticos de las partículas, se continúa trabajando mucho en la medición de los momentos dipolares eléctricos (EDM) de las partículas fundamentales y compuestas, es decir, las del electrón y el neutrón , respectivamente
     • Momentos dipolares de moléculas
       • Los momentos dipolares en las moléculas son responsables del comportamiento de una sustancia en presencia de campos eléctricos externos. Los dipolos tienden a estar alineados con el campo externo que puede ser constante o dependiente del tiempo. Este efecto forma la base de una técnica experimental moderna llamada espectroscopia dieléctrica

2. Moléculas

   • Moléculas polares
     • En ellas el centro de las cargas positivas no coincide con el centro de las cargas negativas. (Hay una asimetría en la distribución de las cargas presentes.)
   • Moléculas apolares
     • Si las cargas eléctricas se distribuyen de manera simétrica las moléculas se denominan apolares.

3. Dieléctricos

   • Puede entenderse por dieléctrico a toda aquella materia no conductora que cuenta con una constante K llamada constante dieléctrica o, en otras palabras, es un material que no contiene cargas libres. La constante K es una cantidad adimensional definida ya sea por la permitividad ε o por la susceptibilidad

4. Vector de polarización

   • El vector de polarización es el que nos permite describir todos los momentos dipolares existentes en el material, como ya se mencionó anteriormente. Otra forma matemática de representarlo es la siguiente:

5. Polarización en la teoría de Bucci y Fieschi

   • La dependencia del tiempo y la temperatura de la polarización dipolar se determinan por la competencia entre la acción orientadora del campo y la acción al azar de los movimientos térmicos. Para tratar este problema, Debye propuso que el comportamiento de los dipolos bajo la acción de un campo es el típico comportamiento asintótico de los fenómenos transitorios. Por tanto, la polarización por orientación vendrá dada por la expresión:

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