Energía de los sistemas dieléctricos

Question

En el libro de Griffith "introduction to electrodynamics" tercera edición, página 193, en la sección de "Energy in Dielectric Systems" afirma que este método de calcular la energía total del sistema consta de tres partes: la energía electrostática de la carga libre, la energía electrostática de la carga ligada y la energía del "muelle" asociada al material dieléctrico: $$W_{tot} = W_{free} + W_{bound} + W_{spring}.$$ Afirma que las dos últimas son iguales y opuestas ya que las cargas ligadas son siempre en equilibrio y, por lo tanto, el el trabajo neto realizado en ellos es cero .

¿Podría alguien explicar qué significa este equilibrio y por qué implica que el trabajo neto sobre ellos es nulo?

Gracias.

Answer 1

Creo que lo que está diciendo es que cuando has separado la carga ligada esa carga ligada es capaz de hacer algún trabajo para ti que es la energía electrostática de la carga ligada.
Sin embargo, para mover la carga ligada a esa nueva posición ha tenido que hacer una cantidad de trabajo tirando de los muelles igual a la energía electrostática ganada debido a la separación de las cargas ligadas.

Contrasta con las cargas libres, que no están unidas a nada (no hay resortes) y todo el trabajo que hizo se almacena como energía electrostática de la carga libre.

Contrasta esto de nuevo con el ensamblaje de cargas libres y ligadas donde, en cierto sentido, no hay que hacer ningún trabajo para "crear" las cargas ligadas distorsionando las moléculas de las que está hecho el dieléctrico.