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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 ε_r, é a permissividade de um material em relação à permissividade do vácuo. A permissividade relativa pode ser calculada com a fórmula:

ε_r = ε/ε₀

Permissividade Relativa

A permissividade relativa (ε_r 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
• ε_r 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.