Teoria

Fala aí, você chegou no Responde Aí! E agora vamos te ensinar tudo sobre os materiais dielétricos

O que é um Dielétrico?

Um dielétrico nada mais é do que um isolante que pode ser polarizado por um campo elétrico externo.

Por exemplo, se você colocasse um condutor numa região de campo elétrico haveria indução de cargas até que fosse atingido o equilíbrio eletrostático. No dielétrico não é bem assim que acontece, pois ele é um isolante.

Como funciona um dielétrico?

O que ocorre é que os elétrons saem levemente de sua posição de equilíbrio e ocorre uma polarização (uma mini indução, digamos). Como é bem sabido, num material isolante pode haver campo mesmo no equilíbrio. Por conta dessa polarização, é criado um campo elétrico interno que diminui o campo que havia antes.

Campo elétrico sobre um dielétrico
Campo elétrico sobre um dielétrico

Campo elétrico interno que diminui o campo original.
Campo elétrico interno que diminui o campo original.

Por conta dessa diminuição do campo, o que ocorre é que o módulo da diferença de potencial diminui também.

Então se colocarmos um dielétrico entre as placas de um capacitor, temos que a voltagem diminui para uma mesma carga armazenada, e por consequência obtemos uma capacitância maior.

Constante Dielétrica de Alguns Materiais

A constante dielétrica é uma medida de quanto a presença de um dielétrico entre as placas de um capacitor aumenta sua capacidade de armazenar energia.

Dá só uma conferida na constante dielétrica de alguns materiais:

Constante dielétrica de alguns materiais
Constante dielétrica de alguns materiais

Pra saber mais sobre dielétricos, confere esse vídeo super maneiro que o Responde Aí preparou pra você 👇 🧡

Equações e Fórmulas dos Dielétricos

Como o dielétrico reduz a voltagem, podemos tirar deste fato uma série de conclusões!

Primeiramente vamos associar à ele a constante dielétrica, representada pela letra . Dessa forma, temos que a voltagem nova é a voltagem inicial dividida por :

Deste fato, podemos substituir na fórmula da capacitância e chegar em:

Ou seja, ao passo que a voltagem diminui, a capacitância aumenta. Além disso, por dividir a voltagem, podemos analisar a fórmula e concluir que:

Ou seja, reduz o campo também por um fator de

Ruptura dielétrica

Nós poderíamos meter um campo tão forte no dielétrico que nós induzíssemos as cargas nele como se fosse um condutor?

Sim. Se o campo for forte demais o dielétrico pode perder suas capacidades isolantes, pois você estaria fazendo algo muito mais forte que a polarização que nós comentamos. As cargas começariam à se mover de fato, certo? Então qual seria a diferença dele pra um condutor? Quase nenhuma! As cargas iam ser arrastadas pra superfície à força, ele iria ficando equipotencial, etc... Neste caso nós dizemos que ocorreu uma ruptura dielétrica.

Repare que aqui mantivemos a carga constante entre as placas do capacitor.

Capacitores dielétricos com DDP constante

A ideia é a seguinte. Temos inicialmente o nosso capacitor ligado a um circuito que é alimentado por uma ddp , até que em um belo momento nós decidimos colocar o material dielétrico entre suas placas.

Se liga! O capacitor vai continuar sendo alimentado pela ddp . Então, o que muda?!

Assim que colocamos o dielétrico, independente da situação, nós alteramos a capacitância do nosso capacitor que, nesse caso, passará a ser:

A carga no capacitor, assim como a capacitância, também irá aumentar:

No entanto a ddp permanece a mesma, bem como o campo elétrico entre as placas do capacitor:

Então fique de olho pra saber em qual situação estamos trabalhando, ou seja, carga constante ou ddp constante. Beleza?!

Agora vamos praticar com exercícios!

Equações e Fórmulas dos Dielétricos

Ruptura dielétrica

Capacitores dielétricos com DDP constante

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