Constante dielectrica

La constante dieléctrica o permitividad relativa de un medio continuo es una propiedad macroscópica de un medio dielectrico relacionado con la permitividad eléctrica del medio.

en relación la rapidez de las ondas electromagneticas en un dielectrico es:

v= c/(k*km)^(0.5)

donde k es la constante dielectrica y km es la permeabilidad relativa

El nombre proviene de los materiales dieléctricos, que son materiales aislantes o muy poco conductores por debajo de una cierta tension electrica llamada tensión de rotura. El efecto de la constante dieléctrica se manifiesta en la capacidad total de un condensador electrico o capacitor. Cuando entre los conductores cargados o paredes que lo forman se inserta un material dieléctrico diferente del aire (cuya permitividad es prácticamente la del vacío) la capacidad de almacenamiento de la carga del condensador aumenta. De hecho la relación entre la capacidad inicial Ci y la final Cf vienen dada por la constante eléctrica:

K = \frac{C_f}{C_i} = \frac{\varepsilon}{\varepsilon_0} = \varepsilon_r = (1+\chi_e)


Donde ε es la permitividad eléctrica del dieléctrico que se inserta.

Además el valor de la constante dieléctrica K de un material define el grado de polarizacion electrica de la substancia cuando esta se somete a un campo eléctrico exterior. El valor de K es afectado por muchos factores, como el peso molecular, la forma de la molécula, la dirección de sus enlaces (geometría de la molécula) o el tipo de interacciones que presente.

Cuando un material dieléctrico remplaza el vacío entre los conductores, puede presentarse la polarización en el dieléctrico, permitiendo que se almacenen cargas adicionales.

La magnitud de la carga que se puede almacenar entre los conductores se conoce como capacitancia ésta depende del material existente entre los conductores, el tamaño, la forma de los mismos y su separación.

 

Constante dieléctrica

para algunos compuestos

 

Compuesto

Constante dieléctrica (e)

A 298 K

H2O

Metanol

Etanol

H2S

C6H6

CCl4

CH4

Aire

Mica

Poliestireno

78.5

32.6

24

9.3

2.2

2.2

1.7

1.00006

5.4

2.5

 

 

Constante dieléctrica

Se sabe que el valor de la capacidad de un condensador está dada por la siguiente fórmula:

C = Q / V

Determinando la capacidad C en función de las características físicas del condensador.

Cuando un condensador está formando por dos placas separadas entre si y entre ellas hay un vacío. El valor de la capacidad es: C = εo a/d.

Donde:
a = área de cada placa en m2
d = distancia entre placas en metros
εo = constante dieléctrica (vacío), cuyo valor es: 8.85 x 10-12 faradio/metro

Si se introduce un dieléctrico entre las placas, la capacidad aumentará en un factor εr. Entonces:

C = εoεr a/d ó C = ε a/d

εr es la constante dieléctrica relativa y depende de las propiedades físicas de la sustancia empleada.

ε es la constante dieléctrica absoluta.

Existe gran diferencia entre los valores de las constantes dieléctricas de diferentes sustancias. Algunos ejemplos importantes se muestran en la siguiente tabla.

Medio
Constante dieléctrica
Vacío 1
Aire 1.0006
Papel 2 - 2.5
Polyteno 2.2 - 2.4
Mica 3 - 7
Vidrio 5 - 10
Agua 80