• Dielétrico qualquer, sob ação de um campo
elétrico uniforme caracterizado pelo vetor E.
Sobre os dipolos atuam os binários
representados na figura abaixo.
• Polarização de um dielétrico
• Dielétrico qualquer, sob ação de um campo
elétrico uniforme caracterizado pelo vetor E.
Sobre os dipolos atuam os binários
representados na figura abaixo.
+
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-
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• Os dipolos “giram” até uma posição de equilíbrio. Quando esta configuração ocorre, todos os dipolos da face esquerda terminam com cargas negativas e os da face direita terminam com cargas positivas, contrariando o campo elétrico externo E, dentro do material.
• Os dipolos “giram” até uma posição de equilíbrio. Quando esta configuração ocorre, todos os dipolos da face esquerda terminam com cargas negativas e os da face direita terminam com cargas positivas, contrariando o campo elétrico externo E, dentro do material.
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• Aparecem, desta maneira, cargas negativas na
face esquerda e positivas na face direita, o que
constitui a polarização do dielétrico.
• Aparecem, desta maneira, cargas negativas na
face esquerda e positivas na face direita, o que
constitui a polarização do dielétrico.
+
-
• A polarização tem como consequência imediata a movimentação e orientação das cargas
(dipolos),portanto o armazenamento da energia no meio material.
• Isso é traduzido pela chamada “ capacitância “ C . C= q / V ( em Farad, F ; 1F= 1C/1V )
• A polarização tem como consequência imediata a movimentação e orientação das cargas
(dipolos),portanto o armazenamento da energia no meio material.
• Isso é traduzido pela chamada “ capacitância “ C . C= q / V ( em Farad, F ; 1F= 1C/1V )
• Um conjunto constituído por duas superfícies
condutoras separadas por um isolante ( dielétrico) e
com a função específica de armazenar energia na forma de campo elétrico (isto é, armazenar cargas elétricas), é chamado capacitor
• capacitância do conjunto: (C) grandeza que descreve esta capacidade, função da geometria (S,d) e do material (e)
• Um conjunto constituído por duas superfícies
condutoras separadas por um isolante ( dielétrico) e
com a função específica de armazenar energia na forma de campo elétrico (isto é, armazenar cargas elétricas), é chamado capacitor
• capacitância do conjunto: (C) grandeza que descreve esta capacidade, função da geometria (S,d) e do material (e)
• Permissividade Dielétrica
É a propriedade que descreve o maior ou menor grau de polarização de um dielétrico em presença de um campo elétrico externo, ou ainda, a propriedade de um dielétrico em reagir à ação do campo elétrico externo, em sua estrutura interna
e
(unidade: F/m ) (F : Farad )Assim, quanto menor a ação (isto é, maior o enfraquecimento) do campo elétrico externo no
interior do dielétrico, maior a permissividade
dielétrica
e
do isolante porque maior é a polarizaçãode seus dipolos elétricos contrários ao campo externo.
• Permissividade Dielétrica
É a propriedade que descreve o maior ou menor grau de polarização de um dielétrico em presença de um campo elétrico externo, ou ainda, a propriedade de um dielétrico em reagir à ação do campo elétrico externo, em sua estrutura interna
e
(unidade: F/m ) (F : Farad )Assim, quanto menor a ação (isto é, maior o
enfraquecimento) do campo elétrico externo no
interior do dielétrico, maior a permissividade
dielétrica
e
do isolante porque maior é a polarizaçãode seus dipolos elétricos contrários ao campo externo.
• O valor da permissividade dielétrica do ar ou vácuo (εo) é uma constante
universal, determinada como sendo:
εo= 8,854 x 10-12 F/m
• Permissividade relativa de um dado material (εr) :
é a relação entre a permissividade do material (ε) e a permissividade do ar ou do vácuo (εo)
εr = ε / εo
sendo
ε
r portanto um número adimensional, conhecido também comoconstante dielétrica, K ( K = εr )
• O valor da permissividade dielétrica do ar ou vácuo (εo) é uma constante
universal, determinada como sendo:
εo= 8,854 x 10-12 F/m
• Permissividade relativa de um dado material (εr) :
é a relação entre a permissividade do material (ε) e a permissividade do ar ou do vácuo (εo)
εr = ε / εo
sendo
ε
r portanto um número adimensional, conhecido também comoFrequência (Hz) K ε r = ε/ εo 102 6,5 104 4,7 106 3,4 108 2,8 1010 2,6
A permissividade dielétrica
ε
dos materiais varia emfunção da temperatura e da frequência de utilização. Variação da constante dielétrica K, função da
frequência, para o material isolante PVC :
A permissividade dielétrica
ε
dos materiais varia emfunção da temperatura e da frequência de utilização.
Variação da constante dielétrica K, função da frequência, para o material isolante PVC :
Material a 20oC 50Hz 60Hz K εr = ε/ εo Vácuo 1 Ar 1.00058 PTFE/Teflon 2.1 Polyethyleno 2.25 Poliamidas 3.4 Polypropyleno 2.2–2.36 Polystyrene 2.4–2.7 Mylar (Poliéster) 3.1 Papel 3.85
Polímeros eletroativos PEA 2–12
Mica 3-6
Dióxido de silício ( sílica ) 3.9
Safira 8.9–11.1
Concreto 4.5
Material a 20oC 50Hz 60Hz K εr = ε/ εo Neoprene 6.7 Borrachas em geral 7 Diamante 5.5–10 Sal 3–15 Grafite 10–15 Silício 11.7 Amônia 17 (20 °C) Metanol 30 Etileno glicol 37 Furfural 42.0 Glicerina 42.5 ( 25 °C) Água pura 80 ( 20°C)
Material a 20oC 50Hz 60Hz K εr = ε/ εo Formamida 84.0 (20 °C) Acido Fluorídrico 83.6 (0 °C) Acido Sulfúrico 84-100 ( 20 OC – 25OC ) Peróxido de Hidrogênio 128 –60 (−30 – 25 °C) Dióxido de Titânio 86–173 Titanato de Estrôncio 310
Titanato de Estrôncio -Bário 500
Titanato de Bário 1200–10000 (20–120 °C)
Titanato de Zircônio - Chumbo 500–6000
Polímeros Conjugados 1.8–6 até 100000
• Rigidez dielétrica
• A rigidez dielétrica especifica a tensão máxima (Vmax) que pode ser aplicada entre dois eletrodos sem que ocorra o centelhamento, quando o material deixa de ser isolante.
A rigidez dielétrica mede a qualidade de um material como isolante.
• Rigidez dielétrica
• A rigidez dielétrica especifica a tensão máxima (Vmax) que pode ser aplicada entre dois eletrodos sem que ocorra o centelhamento, quando o material deixa de ser isolante.
A rigidez dielétrica mede a qualidade de um material como isolante.
• Para o ar (ar seco), por exemplo, o valor indicado resulta em que a cada 1 cm temos uma tensão de
30 000 volts. (3kV/mm) ( ar úmido 1.8kV/mm)
• Para o ar (ar seco), por exemplo, o valor indicado resulta em que a cada 1 cm temos uma tensão de
• Rigidez dielétrica (V máx) é o limite máximo da tensão elétrica por unidade de espessura (kV/mm) que um determinado material pode suportar sem romper, isto é, o valor máximo de diferença de potencial aplicada, acima do qual o dielétrico deixa bruscamente de funcionar como isolante, permitindo a passagem de corrente elétrica.
• A rigidez dielétrica se reduz (piora) com o aumento da frequência e com o aumento da temperatura de trabalho ( envelhecimento ).
• Rigidez dielétrica (V máx) é o limite máximo da
tensão elétrica por unidade de espessura (kV/mm) que um determinado material pode suportar sem romper, isto é, o valor máximo de diferença de potencial aplicada, acima do qual o dielétrico deixa bruscamente de funcionar como isolante, permitindo a passagem de corrente elétrica.
• A rigidez dielétrica se reduz (piora) com o aumento da frequência e com o aumento da temperatura de trabalho ( envelhecimento ).