Rigidez Dielectrica

RIGIDEZ DIELECTRICA

Entendemos por rigidez dieléctrica o rigidez electrostática el valor límite de la intensidad del campo eléctrico en el cual un material pierde su propiedad aisladora y pasa a ser conductor. Se mide en voltios por metro V/m (en el SI). También podemos definirla como la máxima tensión que puede soportar un aislante sin perforarse. A esta tensión se la denomina tensión de rotura de un dieléctrico.

El término rigidez se utiliza porque cuando la materia transmite energía, vibra en su extensión llevando su mensaje de una molécula a otra. Cuando no vibra, pues está rígida y no transmite nada. Cuanto más rígida es, más aislante resulta. Se denomina dieléctricos a los materiales que no conducen la electricidad, por lo que se pueden utilizar como aislantes eléctricos.

Algunos ejemplos de este tipo de materiales son el vidrio, la cerámica, la goma, la mica, la cera, el papel, la madera seca, la porcelana, algunas grasas para uso industrial y electrónico y la baquelita.

Aplicaciones

Los dieléctricos se utilizan en la fabricación de condensadores, para que las cargas reaccionen. Cada material dieléctrico posee una constante dieléctrica k. Tenemos k para los siguiente dieléctricos: vacío tiene k = 1; aire (seco) tiene k = 1,00059; teflón tiene k = 2,1; nylon tiene k = 3,4; papel tiene k = 3,7; agua tiene k = 80.

Los dieléctricos más utilizados son el aire, el papel y la goma. La introducción de un dieléctrico en un condensador aislado de una batería, tiene las siguientes consecuencias:

Disminuye el campo eléctrico entre las placas del condensador.

Disminuye la diferencia de potencial entre las placas del condensador, en una relación Vi/k.

Aumenta la diferencia de potencial máxima que el condensador es capaz de resistir sin que salte una chispa entre las placas (ruptura dieléctrica).

Aumento por tanto de la capacidad eléctrica del condensador en k veces.

La carga no se ve afectada, ya que permanece la misma que ha sido cargada cuando el condensador estuvo sometido a un voltaje.

Normalmente un dieléctrico se vuelve conductor cuando se sobrepasa el campo de ruptura del dieléctrico. Esta tensión máxima se denomina rigidez dieléctrica. Es decir, si aumentamos mucho el campo eléctrico que pasa por el dieléctrico convertiremos dicho material en un conductor.

Tenemos que la capacitancia con un dieléctrico llenando todo el interior del condensador esta dado: C = kEoA / d (Donde Eo es la permisividad eléctrica del vacio).

CAMPO ELECTRICO

Es más útil, imaginar que cada uno de los cuerpos cargados modifica las propiedades del espacio que lo rodea con su sola presencia. Supongamos, que solamente está presente la carga Q, después de haber retirado la carga q del punto P. Se dice que la carga Q crea un campo eléctrico en el punto P. Al volver a poner la cargaq en el punto P, cabe imaginar que la fuerza sobre esta carga la ejerce el campo eléctrico creado por la carga Q.

Cada punto P del espacio que rodea a la carga Q tiene una nueva propiedad, que se denomina campo eléctrico E que describiremos mediante una magnitud vectorial, que se define como la fuerza sobre la unidad de carga positiva imaginariamente situada en el punto P.

La unidad de medida del campo en el S.I. de Unidades es el N/C

En la figura, hemos dibujado el campo en el punto P producido por una carga Q positiva y negativa respectivamente.

POTENCIAL ENTRE PLACAS DE UN CAPACITOR

En cada placa del capacitor siempre hay cargas iguales y opuestas. Las cargas de una placa van a atraer a las cargas de la otra placa. Esto va a provocar que las placas tengan diferente potencial. Su diferencia de potencial será V. (V o ΔV)

En el caso de un capacitor la diferencia de potencial entre placas seria el trabajo que hay que hacer para mover una carga de 1 coulomb desde una placa hasta la otra.

A la diferencia de potencial se la pone como V o como DV. Este delta V es la resta entre los potenciales de las dos placas. Es decir, DV = V2 - V1. Hay una fórmula que relaciona el potencial entre placas Vcon el campo eléctrico E y la distancia entre placas. La relación es V = E x d.

Fórmula:

V = E.d

CAPACITANCIA DE UN CAPACITOR

Considere dos conductores que tienen cargas de igual magnitud pero de signo opuesto como se muestra en la figura 3.1 Tal combinación de dos conductores se denomina capacitor. Los conductores se conocen como placas. Debido a la presencia de las cargas existe una diferencia de potencial entre conductores. Puesto que la

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