Conductores y aislantes


Experimentalmente, la gran mayoría de los materiales o son muy buenos aislantes o muy buenos conductores. El término medio es la excepción. Una explicación adecuada de esto reside en la teoría cuántica de los sólidos. La explicación intuitiva es que los electrones que forman la materia pueden estar totalmente ligados a sus átomos o enlaces, en el caso de los aislantes, o pueden viajar libremente por el material, en el caso de los conductores.

En los conductores, las cargas eléctricas se mueven con libertad, por lo que se usan para el transporte de corriente eléctrica. En equilibrio no puede haber un campo eléctrico en el interior de un conductor, pues de lo contrario las cargas se moverían hasta que el campo se hiciera cero. La ley de Gauss, aplicada a cualquier superficie cerrada en el interior de un conductor, nos asegura entonces que tampoco puede haber carga neta en su interior. Toda la carga se acumula en la superficie. Como el campo es cero en el interior, el potencial eléctrico es constante en todo el conductor. Su superficie es equipotencial. En consecuencia, el campo eléctrico en la superficie de un conductor es siempre perpendicular a ella.
En un conductor, las cargas se acumulan en su superficie y el campo en su interior es cero.

En los materiales aislantes, también denominados dieléctricos, las cargas no son libres de moverse por todo el material, por lo que apenas conducen la corriente eléctrica. No obstante, las cargas sí que pueden desplazarse ligeramente alrededor de sus posiciones de equilibrio. En presencia de un campo eléctrico, las cargas se reordenan de manera que apantallan parcialmente los efectos de aquél. Este efecto se cuantifica mediante la constante dieléctrica ε, que es un número sin dimensiones, característico de cada material. El campo eléctrico en el interior de un dieléctrico, Et, es igual al que habría en el vacío, Ea, dividido por la constante dieléctrica:
En un aislante, el campo es apantallado parcialmente y su valor hay que dividirlo por epsilon
Todas las expresiones obtenidas para el vacío siguen siendo válidas en un medio material con tal que donde aparece ε0 pongamos ε0ε. Como en el aire ε ≈ 1, las expresiones para el vacío son igualmente válidas para el aire.


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