La palabra Dieléctrico viene del prefijo griego di o dia que significa a través. Es decir, este material que se coloca a través de las placas de un condensadorcomo un puente no conductor. Los materiales dieléctricos son básicamente simples y sencillos aislantes eléctricos. Por la aplicación periférica de campo eléctricoestos aislantes eléctricos se polarizan.
Ahora, discutamos qué es la polarización. En realidad es la alineación de los momentos del dipolo (medición de la ruptura de dos cargas con carga opuesta) del dipolo permanente o inducido en la dirección del campo eléctrico periférico. Esto se explica a continuación.
Los materiales dieléctricos no tienen cargas gratuitas porque, todos los electrones están ligados y asociados con el más cercano átomo. Las moléculas polares en el material estarán en alineación aleatoria cuando no haya un campo eléctrico periférico como se muestra en la figura 1.
Ahora, cuando se implementa un campo eléctrico a este material, se polarizará alineando los momentos de los dipolos de las moléculas polares. Las cargas positivas dentro del material se desplazan ligeramente en la dirección del campo eléctrico y las cargas negativas en la dirección opuesta a la dirección de campo eléctrico.
Cuando colocamos un material dieléctrico en un campo eléctrico, prácticamente no actual está fluyendo a través de ellos, más bien ocurre la polarización de las moléculas. Transfiere la energía eléctrica a través del desplazamiento de la corriente y no a través del proceso de conducción. Esto se muestra en la figura 2.
El material dieléctrico que se utiliza en condensadores cumple las siguientes funciones.
- Disminuye la utilidad campo eléctrico entre las placas del condensador.
- Aumenta la capacitancia de la estructura de la placa del condensador.
- Evita que las placas conductoras entren en contacto.
- Reducir la posibilidad de cortocircuito por medio de chispas durante la alta voltajes.
Como se ha dicho, la presencia de material dieléctrico disminuirá el campo eléctrico producido por la densidad de carga. El campo eléctrico efectivo que se produce por la densidad de carga puede venir dado por
Densidad de carga en A/m2
Constante dieléctrica.
ε0 Permittividad del espacio libre en F/m = 8.854 10-12 F/m.
El campo efectivo es disminuido por la polarización del dieléctrico por un factor . Se llama la constante dieléctrica del material. Para un vacío, es igual a 1.
La capacitancia de la normalidad condensador;
El capacitancia del condensador que está lleno de dieléctrico se incrementará por el factor llamado la constante dieléctrica, que viene dada por
se define como la permitividad relativa de un material dieléctrico y es un parámetro importante para decidir las características del condensador.
Cada aislante puede ser forzado a conducir corriente eléctrica o electricidad. Este fenómeno se conoce como ruptura dieléctrica. Durante la alta voltajesun condensador con un dieléctrico reducirá la posibilidad de cortocircuito por chispas (ese voltaje particular que causa la ruptura se llama voltaje de ruptura dieléctrica y su fuerza de campo se conoce como fuerza dieléctrica). Otra propiedad importante de un dieléctrico es su capacidad para soportar un campo eléctrico con la disipación de la mínima energía en forma de calor. Un buen dieléctrico debe tener una pérdida dieléctrica mínima.
Tipos de materiales dieléctricos
El vacío, los sólidos, los líquidos y los gases pueden ser un material dieléctrico. Algunos de los ejemplos de materiales dieléctricos sólidos son la cerámica, el papel, la mica, el vidrio, etc. Los materiales dieléctricos líquidos son el agua destilada, el aceite para transformadores, etc. Los dieléctricos gaseosos son el nitrógeno, el aire seco, el helio, los óxidos de varios metales, etc. El vacío perfecto también es un dieléctrico.
Aplicación de materiales dieléctricos
Los materiales dieléctricos puede ser usado en condensadores para el almacenamiento de energía. Se utiliza en materiales fotosensibles para el almacenamiento de carga en impresoras láser y máquinas copiadoras. Se utiliza para la actuación mecánica, la generación de sonido, piezoelectricidad…el sentido de la tapa, etc.
