Momento dipolar eléctrico

En los 3 ejemplos que ves a continuación:

tienes dos Fuerzas paralelas de la misma intensidad y dirección pero sentidos opuestos producen un giro. Basta observar situaciones normales en la vida de cada día.

La Fuerza resultante es cero, pero se ha producido un giro.

Llamamos Momento dipolar eléctrico al producto de Fuerza por distancia que en este caso la Fuerza será repulsiva o atractiva respecto de la carga eléctrica, por la distancia entre las cargas:

Este nuevo concepto lo vamos a aplicar a lo que a continuación estudiamos.

Giro o torque:

El giro al que nos hemos referido anteriormente lo podemos llamar torque (palabra utilizada en inglés) y la representamos con la “t” griega τ(tau).

Consideramos ahora el efecto que el par de Fuerzas eléctricas producen sobre el dipolo.

No olvides que estamos trabajando con magnitudes vectoriales.

Sabemos que el Momento de una Fuerza () nos viene dado por el producto de la Fuerza por la distancia entre el punto de aplicación de dicha Fuerza y el punto de rotación (c.m.), ambas son magnitudes vectoriales y en nuestro caso se produce el giro que de forma cada vez más generalizada lo llamamos torque.

Utilizamos el signo cruz para las multiplicaciones debido a que las unidades que estamos usando son vectoriales.

Tenemos, como ves en el recuadro el producto vectorial de dos vectores.

Módulo:

Consideramos siempre el movimiento del primer vector hacia el encuentro con el segundo vector recorriendo el menor de los ángulos que forman los dos vectores.

Veamos el ejemplo del tirafondo.

Aplicando la punta del mismo en el punto común de los tres vectores tal como lo tienes en la figura siguiente:

Para avanzar el tirafondo harías el mismo giro del que tendrías que hacer para de ir de  a por el camino más corto.

El movimiento de giro lo haces en sentido contrario de la marcha de las agujas de un reloj.

Exactamente sucede con el sacacorchos, si queremos introducir en el corcho tendremos que girar de modo que el vector  llegue al vector por el camino más corto (sentido positivo):

¿Qué sucedería cuando el giro lo tenemos que hacer para ir del vector  al  coincidiendo con la marcha de las agujas de un reloj, el sentido será opuesto (negativo) al estudiado anteriormente.

Veamos este caso, teniendo en cuenta la siguiente figura:

Vemos que para ir del vector  al  por el camino más corto, el sentido de giro es contrario al que acabamos de estudiar.

Ahora, el sentido del giro es contrario u opuesto al que estudiamos y coincide con la marcha de las agujas de un reloj.

Gráficamente lo representamos:

Ahora tenemos los vectores y .

Si consideramos la posición del vector  como la posición de la palma de la mano derecha que se cierra en el sentido del encuentro con el vector  se produce en giro cuya dirección lo indica el pulgar extendido.

Probablemente estos niños nos lo explican mejor. La niña de la tercera foto es más bella aún de lo que parece en esta foto, es que posiblemente se ha mordido el pulgar.

Al ir cerrando la mano derecha con los dedos extendidos rotando desde vector  como tratando de coger el vector  se produce un giro que nos dice que existe otro vector que lo señala el pulgar extendido que en estos tres casos no los vemos porque se está produciendo una sabrosa degustación digital pero lo suponemos que va hacia dentro de la boca y corresponde al eje de giro (torque) que es el giro que produce la molécula del agua dentro del campo eléctrico tratando de alinearse con el campo eléctrico externo.

¿Qué ha sucedido con nuestras moléculas de agua, es decir, con el dieléctrico?

Sencillamente que han girado un pequeño ángulo α en la dirección de las agujas de tu reloj.

Se han alineado con las líneas del campo eléctrico que existía entre las armaduras del condensador.

Observa la figura siguiente:

En (1) tenemos las armaduras del condensador sin dieléctrico o aire entre ellas y en color gris tratando de representar el campo eléctrico E₀.

En (2) con el dieléctrico polarizado y en color azulado el campo eléctrico que este dieléctrico ha originado por la inducción que se produce por las cargas de cada armadura. Los Momentos dipolares han adquirido la dirección del campo eléctrico existente.

¿Qué efecto produce la polarización del dieléctrico?

Cuando los dipolos moleculares se alinean producen un campo eléctrico, pero este campo eléctrico tiene una dirección opuesta a la del campo original; es como si de antes tuviera un valor 5 y le introducimos un valor –2, lo hacemos de menor valor: 5 – 2 = 3.

Podemos decir que la polarización de un dieléctrico produce un debilitamiento en el campo eléctrico original.

Es como si algunas líneas de Fuerza del campo eléctrico se hubieran anulado.

Este efecto permite al condensador que con la misma carga en sus armaduras la diferencia de potencial se reduzca aumentando su capacidad, recuerda que: