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):
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:
Portanto a capacitância será de aproximadamente 1,56 nanofarads.