Constante Dielétrica

Definição

Constante dielétrica é definida como a razão entre a permeabilidade elétrica do material e a permeabilidade elétrica do espaço livre (isto é, vácuo) e seu valor pode derivar de um modelo simplificado de capacitor.

O que é a constante dielétrica?

A constante dielétrica é a razão entre a permissividade absoluta de um material e a permissividade absoluta de um vácuo.

A definição técnica de “constante dielétrica” ou “permissividade relativa” é complicada e ainda é debatida entre os engenheiros elétricos.

Isso ocorre porque a permissividade de um material depende da frequência da tensão aplicada.

O termo “constante dielétrica estática” é usado para descrever essa relação quando uma corrente direta ou tensão de frequência zero é aplicada.

Capacitores são dispositivos que armazenam cargas elétricas. Eles têm vários usos em eletrônica devido às suas características únicas.

Eles são usados como filtros nas fontes de alimentação para remover flutuações na tensão de saída, como constantes de temporização nos circuitos do oscilador e bloquear a tensão da corrente contínua (CC) enquanto passam a tensão da corrente alternada (CA) nos circuitos do amplificador.

Um capacitor possui duas placas ou fitas de material condutor separadas por um isolador. Quando uma corrente direta é aplicada através do capacitor, uma carga se acumula entre as placas.

Para evitar uma perda de voltagem no espaço entre as placas, um isolador é colocado entre as placas. Este isolador é conhecido como dielétrico.

O termo “constante” é enganoso quando se refere ao valor dielétrico ou de permissividade de um isolador. À medida que a frequência aplicada muda, a constante dielétrica também muda.

O termo geralmente usado para o valor dielétrico dependente da frequência é “constante dielétrica relativa”.

À medida que a frequência aumenta, a constante dielétrica relativa diminui. Como resultado, os capacitores são projetados para operar dentro de uma determinada faixa de frequência.

Um material dielétrico pode ser adequado para uso com frequências mais baixas, mas pode não ser capaz de funcionar corretamente quando exposto a tensão de alta frequência.

Capacitores em circuitos de alta frequência precisam de isoladores com uma constante dielétrica muito maior.

Alguns isoladores dielétricos realmente contribuem para a formação do campo elétrico em um capacitor. Eles fazem isso ajudando a concentrar e alinhar o campo elétrico. Essa característica, juntamente com a capacidade de isolamento do material, determina a constante dielétrica ou a permissividade relativa de um determinado material.

Resumo

Constante dielétrica, propriedade de um material isolante elétrico (um dielétrico) igual à razão entre a capacitância de um capacitor preenchido com o material fornecido e a capacitância de um capacitor idêntico no vácuo sem o material dielétrico.

A inserção de um dielétrico entre as placas de, digamos, um capacitor de placa paralela sempre aumenta sua capacitância ou capacidade de armazenar cargas opostas em cada placa, em comparação com essa capacidade quando as placas são separadas por vácuo.

Se C é o valor da capacitância de um capacitor preenchido com um dado dielétrico e C₀ é a capacitância de um capacitor idêntico no vácuo, a constante dielétrica, simbolizada pela letra grega kappa, ?, é simplesmente expressa como ? = C/C₀. A constante dielétrica é um número sem dimensões. Denota uma propriedade em larga escala dos dielétricos sem especificar o comportamento elétrico na escala atômica.

O valor da constante dielétrica estática de qualquer material é sempre maior que um, seu valor para um vácuo.

O valor da constante dielétrica à temperatura ambiente (25 °C) é 1.00059 para o ar, 2,25 para parafina, 78,2 para água e cerca de 2.000 para titanato de bário (BaTiO₃) quando o campo elétrico é aplicado perpendicularmente ao eixo principal do cristal.

Como o valor da constante dielétrica para o ar é quase o mesmo do vácuo, para todos os efeitos práticos, o ar não aumenta a capacitância de um capacitor.

Constantes dielétricas de líquidos e sólidos podem ser determinadas comparando o valor da capacitância quando o dielétrico está no lugar ao seu valor quando o capacitor está cheio de ar.

A constante dielétrica às vezes é chamada de permissividade relativa ou capacidade indutiva específica. No sistema centímetro-grama-segundo, a constante dielétrica é idêntica à permissividade.

Fonte: Editores Portal São Francisco