Descrição microscópica de um dielétrico

madeira seca                                              a madeira seca é um exemplo de dielétrico.

No Eletromagnetismo os campos elétricos e magnéticos podem ser estudados como campos cujas fontes são preestabelecidas. Isto é válido para casos onde não há meio material, ou que o meio material não seja suscetível a ação desses campos. Contudo, de um modo geral, o meio material é suscetível a modificações em suas propriedades devido à presença do campo.

Os campos elétricos possuem partes referentes a fonte original que os emite, denotados por campos primários e outra parte que tem sua origem no próprio meio material, os campos secundários. Em específico, um meio material bastante peculiar e conveniente para visualizar o campo secundário, é o meio dielétrico.

Os meios materiais podem ser classificados ou divididos quanto à resposta ao campo elétrico aplicado. Os materiais que não possuem portadores de carga aptos a moverem-se através do material, ou seja, que não conduzem corrente elétrica, são chamados isolantes. Dentre os isolantes, há materiais que respondem ao campo com uma polarização local : estes são os dielétricos. Há casos que o dielétrico pode tornar-se um material condutor (i.e, que conduz corrente elétrica), mas para isso ocorrer o campo aplicado deve ser relativamente grande, quebrando a propriedade denominada rigidez dielétrica.

polarizaçao

A figura 1 caracteriza um dielétrico sem polarização. As moléculas do material não possuem uma orientação definida. Tais moléculas podem ser polares ou apolares. As moléculas polares tem originalmente um significativo momento de dipolo, de sorte que o efeito do campo elétrico externo aplicado em nas moléculas é o de alinhar os correspondentes dipolos existentes com sua própria direção – a do campo, através do efeito do torque. Já as moléculas apolares não possuem um momento de dipolo intrínseco, mas podem adquiri-lo sob a ação de um campo elétrico externo aplicado ; e da mesma maneira das moléculas polares, deve haver um alinhamento entre o campo e o momento de dipolo.

polarização dielétrico figura 2


Já na figura 2 há um campo elétrico externo aplicado sobre o dielétrico. Nesse caso, as moléculas do dielétrico tendem a orientar-se, na forma de dipolos, direcionadas conforme o campo aplicado.

A modificação microscópica apresentada acima, é a descrição básica das fontes que surgem no dielétrico e que geram o campo secundário. O campo resultante ou campo total num determinado ponto, será a soma vetorial dos campos primário e secundário. É importante salientar que essa descrição não nos permite determinar o campo secundário diretamente, mas possui um essencial valor descritivo do problema. Ao medirmos o campo resultante, e conhecermos o valor do campo elétrico emitido pela fonte (campo primário), pode-se conhecer o campo secundário, visto que   :

campos

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O próximo passo é demonstrar as equações de Maxwell com o acréscimo das cargas polarizadas e suas respectivas correntes de magnetização.

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Sobre Douglas Aleodin

Mestrando em Física pela Universidade Federal da Bahia.
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