Material dielétrico
No dia a dia das pessoas são vários os elementos encontrados que podem transmitir eletricidade. O mais popular deles é o fio. Conforme a facilidade pertinente ao fluxo das partículas condutoras de carga elétrica em sua essência, os diferentes elementos podem ser categorizados como isolantes e condutores. Um elemento age como condutor elétrico quando possibilita o fluxo de condutores de carga elétrica na sua formação, caso contrário, ele é chamado de dielétrico ou isolante.
Não se pode afirmar que um elemento é isolante ou condutor, uma vez que, dependendo das circunstâncias a que está sujeito, um elemento isolante pode passar a agir como um elemento condutor, como o que acontece com o ar atmosférico em situações de tempestade, que passa a ser condutor, possibilitando que aconteçam descargas elétricas por meio dele.
Dessa forma, é possível classificar os elementos condutores em iônicos e eletrônicos. Os elementos iônicos são transmissores cujas cargas eletrônicas são os íons. Os elementos eletrônicos são transmissores cujas cargas eletrônicas se movimentam por meio dos intervalos inter-atômicos.
O que é um dielétrico ou isolante?
Há elementos onde os elétrons estão unidos aos correspondentes átomos, ou seja, essas substâncias apresentam elétrons livres ou a quantidades de elétrons livres é moderadamente pequena. Dessa forma, não é simples a movimentação da carga elétrica por meio desses elementos, que são chamados de dielétricos ou isolante elétrico.
A borracha, a porcelana, o plástico, o vidro, a madeira e o papel são exemplos característicos de elementos que agem como excelentes isolantes, em situações normais.
É importante ressaltar que existe uma classe de elementos que apresenta características intermediárias entre os isolantes e condutores: a dos semicondutores. O germânio e o silício, por exemplo, variam entre o desempenho condutor e de isolante ao passarem por pequenas mudanças das circunstâncias física a que estão inseridos.
Aplicações
A organização atômica dos elementos integrantes de um dielétrico deixa a sua energia de ionização moderadamente mais alta. Dessa forma, um condensador ou capacitor que possua um dielétrico pode ser sujeitos a uma voltagem maior.
Por esse motivo, níveis de dielétricos são frequentemente associados aos capacitores, pretendendo melhorar sua atuação com relação aos capacitores que abrange somente vácuo ou ar no meio das placas. Fora isso, a utilização de um dielétrico em um condensador ou capacitor proporciona que as placas dos condutores sejam posicionadas muito perto uma das outras sem o perigo de ficarem em contato.
A expressão dielétrica pode dizer respeito tanto a essa utilidade, quando ao isolamento usado em fios de potência e RF.
Dielétricos mais usados
Os elementos dielétricos podem ser líquidos, sólidos ou gasosos. Os dielétricos sólidos são possivelmente o modelo mais usado na engenharia elétrica, uma vez que diversos sólidos são excelentes isolantes. Certos exemplos incluem o vidro, a porcelana e plásticos. O hexafluoreto de enxofre e o ar são dois dielétricos gasosos normalmente usados.
– o revestimento industrial exerce um bloqueio entre o ambiente e o substrato.
– o óleo mineral é muito usado dentro de transformadores elétricos como um líquido dielétrico e para ajudar no resfriamento. Diversos líquidos diferentes são usados em capacitores de alta-voltagem.
Dielétricos nos capacitores de placas paralelas
Quando se coloca um elemento dielétrico entre as placas de um condensador ou capacitor, a capacitância do capacitor é elevada de um coeficiente chamado constante dielétrica relativa, comum do dielétrico considerado.
Dessa forma, a capacitância será determinada conforme a seguinte expressão:
C = ?r . ?0 . A
d
No qual,
C = capacitância
?r = constante dielétrica
?0 = constante de permissividade do ar
A = área das placas
d = espaço entre as placas
Isso acontece já que o campo elétrico junta as moléculas do dielétrico, gerando frações de carga na sua superfície que formam um campo elétrico contrário ao do capacitor. Dessa maneira, um determinado número de carga gera um campo mais fraco no meio das placas do que ela produziria sem a presença do dielétrico, que diminui o potencial elétrico. Respectivamente, com um dielétrico dentro do capacitor, quando se aumento o campo elétrico no seu interior, aumenta o número de carga armazenada.
Dielétricos sólidos
Os dielétricos sólidos formam uma família de elementos muito grande, principalmente depois do surgimento dos polímeros sintéticos. Os dielétricos sólidos podem ser separados em dois grupos: os dielétricos sólidos que são usados no estado sólido em si e os que são usados no estado pastoso ou líquido.
– Estado pastoso ou líquido: betumes, resinas, vernizes e ceras.
– Estado sólido: papelão, papel, seda, linho, algodão, asbesto, borrachas sintéticas, micas, silicones, vidros, porcelanas e fibra de vidro.
Os elementos dielétricos não são perfeitos isolantes, eles possuem uma condutividade menor, tão pequena que normalmente é desprezada, quando o elemento é utilizado perante os limites a que se aplica. O desempenho da condutividade dos dielétricos sólidos muda abundantemente, considerando a vasta diversidade de modelos existentes.
Os aspectos a seguir influenciam de forma significativa na condutividade dos sólidos dessa espécie:
– As circunstâncias térmicas que o material está submetido;
– As impurezas achadas no material e imperfeições de formação;
– Situação da superfície do dielétrico;
– Umidade.
