Curso de Eletrônica – Capacitores – Permissividade do Dielétrico

Permissividade do Dielétrico em Capacitores

A Permissividade é uma propriedade dos materiais que é associada com a quantidade de cargas elétricas que podem ser armazenadas em um determinado volume. Medimos a permissividade em Farads por metro (F/m).

A permissividade do vácuo, ou espaço livre, é denotada pelo símbolo ε0, e seu valor é de 8,8541878×10-12 F/m (Farads por metro). Todos os materiais possuem permissividade maior do que a do vácuo.

Já a Permissividade Relativa, também chamada de Constante Dielétrica, simbolizada por εr, é a permissividade de um material em relação à permissividade do vácuo. A permissividade relativa pode ser calculada com a fórmula:

εr = ε/ε0

Permissividade Relativa

A permissividade relativa (εr ou ainda k) de um material é sua permissividade absoluta expressa como uma razão em relação à permissividade do vácuo.

A permissividade é uma propriedade que afeta a Força de Coulomb entre duas cargas pontuais no material. A permissividade relativa é o fator pelo qual o campo elétrico entre as cargas diminui em relação ao vácuo.

No caso de um capacitor, podemos dizer que a permissividade relativa é a razão da capacitância de um capacitor que usa um material específico como dielétrico, comparado a um capacitor similar que utilize o vácuo como dielétrico. Quanto maior o valor da permissividade do dielétrico, maior a quantidade de cargas elétricas que o capacitor será capaz de armazenar em suas armaduras.

A permissividade relativa também é conhecida pelo nome de Constante Dielétrica – um termo que está se tornando obsoleto e preferencialmente não deve ser usado.

A tabela abaixo traz os valores de permissividade relativas (constantes dielétricas) de alguns materiais comuns, incluindo os utilizados na fabricação de capacitores:

Material Permissividade Relativa (Constante Dielétrica Relativa) εr
Vácuo  1
Ar  1,000589
Teflon  2
Polipropileno  2,2
Polietileno 2,25
Óleo Mineral 2,3
Papel 3
Mylar 3,1
PVC 3,18
Dióxido de Titânio 3 – 6
Dióxido de Silício 3,9
Mica 4,5 a 8,7
Titanato de Bário (classe 1) 5 – 450
Titanato de Bário (classe 2) 200 – 12000
Porcelana 6,5
Alumina 8 a 10
Pentóxido de Tântalo 28
Óxido de Nióbio 40
Água (destilada) 80,4
Titanato de Bário e Estrôncio 500

É possível calcular, de forma aproximada, a capacitância de um capacitor com base nas áreas e distância das armaduras e do tipo de material dielétrico empregado em sua construção, conforme a fórmula a seguir (para um capacitor de duas placas paralelas):

Capacitância com base na permissividade e na área

Onde:

  • C é a capacitância em Farads
  • εr é a permissividade estática relativa do dielétrico (constante dielétrica / permissividade do dielétrico)
  • ε0 é a constante elétrica (permissividade absoluta do vácuo), igual a 8,85 x 10-12 F/m (Farad por metro)
  • A é a área sobreposta das armaduras, em metros quadrados (em m2)
  • d é a distância entre as armaduras, em metros.

Exemplo

Vejamos um exemplo desse cálculo. Suponha um capacitor construído a partir de duas placas condutivas quadradas, de lado igual a 40 cm, espaçadas entre si em 2 mm, e usando como material dielétrico uma placa de polipropileno. Qual será a capacitância desse componente? Vamos calculá-la:

Exercício de capacitância com permissividade relativa

Portanto a capacitância será de aproximadamente 1,56 nanofarads.

 

Sobre Fábio dos Reis (1339 Artigos)
Fábio dos Reis trabalha com tecnologias variadas há mais de 25 anos, tendo atuado nos campos de Eletrônica, Telecomunicações, Programação de Computadores e Redes de Dados. É um entusiasta de Unix, Linux e Open Source em geral, adora Eletrônica e Música, e estuda idiomas, além de ministrar cursos e palestras sobre diversas tecnologias em São Paulo e outras cidades do Brasil.
Contato: Website

2 Comentários em Curso de Eletrônica – Capacitores – Permissividade do Dielétrico

  1. Gabriel Ramos // 10/04/2019 em 15:29 // Responder

    Muito bom! Obrigado pela ajuda!

Escreva um comentário

Seu e-mail não será divulgado


*