Responda as questões abaixo:
c. A água possui uma constante dielétrica muito elevada: K=80,4. Como você explica que a água não seja geralmente usada como dielétrico em um capacitor?

Passo 1

Estamos vendo uma questão sobre capacitores e materiais dielétricos. A pergunta fala que a água tem uma constante dielétrica muito alta, $ K = 80,4 $, e quer saber por que, mesmo assim, a água não é geralmente usada como dielétrico em um capacitor. Vamos precisar entender o que é constante dielétrica e o que faz um bom dielétrico para resolver essa questão.

Passo 2

Primeiro, vamos lembrar o que é um capacitor. Um capacitor é um componente eletrônico que armazena energia na forma de um campo elétrico entre duas placas condutoras separadas por um material isolante, chamado dielétrico.

Passo 3

A constante dielétrica, $ K $, também conhecida como permissividade relativa, mede a capacidade de um material em reduzir o campo elétrico entre as placas de um capacitor. Quanto maior o $ K $, maior a capacitância para um dado tamanho de capacitor.
A fórmula para a capacitância $ C $ de um capacitor plano é:
K
onde:
  • $ \varepsilon_0 $ é a permissividade do vácuo,
  • $ A $ é a área das placas,
  • $ d $ é a distância entre as placas.

Passo 4

Embora a água tenha uma constante dielétrica muito alta ($ K = 80,4 $), existem outros fatores que afetam se um material pode ser usado como dielétrico eficaz. Vamos explorar esses fatores.

Passo 5

Um bom dielétrico deve ter baixa condutividade elétrica para evitar que a corrente elétrica passe através dele, o que levaria à perda de energia armazenada e ao aquecimento do capacitor. A água, especialmente a água pura, é um mau condutor, mas na prática, a água sempre contém impurezas e íons que aumentam sua condutividade.

Passo 6

Além disso, a água é um material polar, o que significa que suas moléculas têm dipolos elétricos que podem reagir à aplicação de um campo elétrico. Isso pode levar a perdas de energia na forma de calor quando o campo muda, tornando a água ineficiente como dielétrico em capacitores que operam com variações rápidas de tensão.

Passo 7

Outro ponto importante é a estabilidade térmica e a resistência à quebra dielétrica. A água pode sofrer eletrolise sob altas tensões, produzindo gases e degradando-se, o que comprometeria a integridade do capacitor.

Passo 8

Por fim, a manutenção e manuseio da água como dielétrico seriam complicados, já que a presença de impurezas e a necessidade de manter a água pura para minimizar a condutividade tornam seu uso pouco prático em aplicações de capacitores.

Resposta

Apesar de a água possuir uma constante dielétrica alta, sua condutividade elétrica elevada, devido às impurezas e íons presentes, além das perdas de energia e problemas de estabilidade, tornam-na impraticável como dielétrico em capacitores. Por esses motivos, a água não é geralmente usada como dielétrico em capacitores.

Exercícios relacionados