Electrostática: Conductores y dieléctricos

Electrostática en medios materiales

Si un material es conductor o dieléctrico (aislante), viene determinado principalmente por:

• La relación entre las cargas.
• Los campos eléctricos.
• El tipo de material.

Conductores en equilibrio

Los conductores poseen gran cantidad de electrones libres en su interior, provocando un movimiento libre de cargas debido a la repulsión hasta quedar colocadas en la superficie (en equilibrio). 

Por lo tanto, el comportamiento será diferente en el interior y en la superficie del conductor:

Algunos fenómenos relacionados:

• Jaula de Faraday: Si existe un campo exterior al material, las cargas superficiales se recolocan hasta volver a hacer neutro el campo interior.
  
• Efecto punta: La densidad de carga depende de la curvatura del material. A mayor curvatura, mayor campo superficial. 

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Condensadores

Un condensador es una asociación de materiales conductores que permite almacenar energía. La magnitud que mide cuánta energía puede almacenar un condensador es la capacidad y se mide en Faradios ($$1\ F=1\ C/V$$).

​$$C=\cfrac{Q}{\Delta V}$$

La energía eléctrica almacenada $$(U)$$​ en un condensador se obtiene como:

​$$U=\cfrac{Q^2}{2C}$$

Asociación de condensadores

Consiste en considerar todos los condensadores como si fueran uno de diferente capacidad:

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Dieléctricos

Un material dieléctrico no contiene cargas libres. 

Además, cómo afecta un campo externo a las propiedades del material puede conocer a través de la polaridad o apolaridad de las moléculas:

Aún así, en cualquiera de los dos casos, se produce una disminución del campo interior del dieléctrico, la cual se obtiene a través de:

​$$E_{int}=\cfrac{E_{ext}}{\epsilon_{r}}$$ 

Recuerda que:  $$\epsilon_r$$ es la permitividad dieléctrica relativa del material. Es adimensional, vale uno para el vacío y es mayor cuanto mejor conductor sea el material. 

La capacidad de un conductor con un material dieléctrico es mayor que sin él, siguiendo la siguiente ley: $$C_{dieléctrico}=\epsilon_rC$$​​