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Vector desplazamiento

De Laplace

(Diferencias entre revisiones)
(Ecuaciones de la electrostática en dieléctricos)
(Definición del vector desplazamiento)
Línea 32: Línea 32:
==Definición del vector desplazamiento==
==Definición del vector desplazamiento==
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Se define el vector ''desplazamiento eléctrico'', <math>\mathbf{D}</math>, mediante la ecuación
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<center><math>\mathbd{D}\equiv\varepsilon_0\mathbf{E}+\mathbf{P}</math></center>
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El desplazamiento eléctrico es un campo vectorial que puede definirse en todos los puntos del espacio. En las regiones donde no haya medios materiales y por tanto la polarización sea nula, el desplazamiento es simplemente
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<center><math>\mathbf{P}=\mathbf{0}\,</math>{{tose}}<math>\mathbf{D}=\varepsilon_0\mathbf{E}</math></center>
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==Ecuaciones en función de E y D==
==Ecuaciones en función de E y D==
==Ejemplos de aplicación==
==Ejemplos de aplicación==

Revisión de 20:28 1 mar 2010

Contenido

1 Ecuaciones de la electrostática en dieléctricos

Cuando se tienen en cuenta las densidades de carga de polarización las ecuaciones de la electrostática se escriben

\nabla\cdot\mathbf{E}=\frac{\rho_p+\rho_l}{\varepsilon_0}        \nabla\times\mathbf{E}=\mathbf{0}\,

siendo

\rho_p=-\nabla\cdot\mathbf{P}\,

la densidad volumétrica de carga de polarización y ρl la densidad volumétrica de carga libre, esto es, aquella que no está asociada a la polarización del material.

En forma integral estas ecuaciones se escriben

\oint_{\partial\tau} \mathbf{E}\cdot\mathrm{d}\mathbf{S}=\frac{Q_p+Q_l}{\varepsilon_0}        \oint_\Gamma \mathbf{E}\cdot\mathrm{d}\mathbf{r}=0

Cuando tanto las densidades de carga libre como la polarización del medio son cantidades conocidas, estas ecuaciones (junto con las correspondientes condiciones de salto y de contorno) permiten determinar completamente el campo eléctrico.

Sin embargo, lo habitual es que la polarización de un material no sea conocida de antemano, sino que sea provocada por la acción del campo eléctrico sobre el material (induciendo dipolos o rotando los ya existentes). Así pues, el campo eléctrico es simultáneamente causa y efecto de la polarización. En términos matemáticos, esto significa que las ecuaciones escritas arriba no son completas pues tanto \mathbf{E} como ρp son cantidades desconocidas.

Podemos eliminar formalmente la densidad de carga de polarización observando que la ley de Gauss se puede transformar de la manera siguiente:

\nabla\cdot\mathbf{E}=-\frac{\nabla\cdot\mathbf{P}}{\varepsilon_0}+\frac{\rho_l}{\varepsilon_0}   \Rightarrow   \nabla\cdot\left(\varepsilon_0\mathbf{E}+\mathbf{P}\right)=\rho_l

Si llamamos

\mathbf{D}\equiv\varepsilon_0\mathbf{E}+\mathbf{P}

la ley de Gauss queda simplemente

\nabla\cdot\mathbf{D}=\rho_l

A este campo vectorial \mathbf{D} se le denomina vector desplazamiento.

2 Definición del vector desplazamiento

Se define el vector desplazamiento eléctrico, \mathbf{D}, mediante la ecuación

No se pudo entender (Falta el ejecutable de <strong>texvc</strong>. Por favor, lea <em>math/README</em> para configurarlo.): \mathbd{D}\equiv\varepsilon_0\mathbf{E}+\mathbf{P}

El desplazamiento eléctrico es un campo vectorial que puede definirse en todos los puntos del espacio. En las regiones donde no haya medios materiales y por tanto la polarización sea nula, el desplazamiento es simplemente

\mathbf{P}=\mathbf{0}\,   \Rightarrow   \mathbf{D}=\varepsilon_0\mathbf{E}

3 Ecuaciones en función de E y D

4 Ejemplos de aplicación

5 Relaciones constitutivas

6 Densidad de corriente de desplazamiento

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