El Constante dieléctrica o Permitividad relativa es una constante física adimensional (no tiene unidades) que describe como un campo eléctrico afecta un material. Ver Polarizazión de un dieléctrico
La Capacidad de un condensador depende de la constante dieléctrica
Se sabe que el valor de la capacidad de un capacitor (condensador) está dada por la siguiente fórmula: C = Q / V. Donde:
- C: Capacidad del condensador
- Q: carga del condensador
- V: Diferencia de potencial (voltaje) entre las placas del condensador
También se puede obtener la capacidad de un condensador de una manera diferente que incluye el valor de la constante dieléctrica.
¿Cómo determinar la capacidad C en función de las características físicas del condensador de láminas paralelas?
Un condensador está formando por dos placas separadas entre si. Si entre estas placas hay un vacío, el valor de la capacidad es: C = εo a/d. donde:
- a = área de cada placa en m2
- d = distancia entre placas en metros
- εo = constante dieléctrica (vacío), cuyo valor es: 8.85 x 10-12 faradio/metro
Si se introduce un dieléctrico entre las placas, la capacidad aumentará en un factor εr. Entonces la capacidad es: C = εo εr a/d ó C = ε a/d , donde:
- εr es la constante dieléctrica relativa y depende de las propiedades físicas de la medio empleado.
- ε es la constante dieléctrica absoluta.
Existe gran diferencia entre los valores de las constantes dieléctricas de diferentes medios. Algunos ejemplos importantes de constantes dieléctricas se muestran en la tabla siguiente.
Tabla de constantes dieléctricas
Tabla de constantes dieléctricas comunes
Ejemplo de cálculo de la capacidad y de la carga en las láminas de un condensador:
Se tiene un condensador de láminas paralelas de separadas por el vacío. Las láminas tienen 1 mm de separación y tienen un área de 2 x 10-6 metros. Si se conecta el condensador a un voltaje de 250 voltios:
- ¿Cuál es la capacidad del condensador?
- ¿Cuál es la carga en cada lámina?
- ¿Cuál será la capacidad del condensador si este posee un dieléctrico de papel?
1. Capacidad del condensador:
Usando la fórmula: C = εo εr a/d.
C = (8.85 x 10-12) (1) (2 x 10-6) / (1 x 10-3) = 1.77 x 10-14 Faradios.
2. Carga en cada lámina:
Usando la fórmula: C = Q / V, se obtiene que Q = C x V.
Q = (1.77 x 10-14) x 250 = 4.425 x 10-12 C, donde C = Coulombio (Coulomb).
3. Capacidad del condensador con de dieléctrico de papel (εr = 2.5)
Usando la fórmula: C = εo εr a/d
C = (8.85 x 10-12) (2.5) (2 x 10-6) / (1 x 10-3) = 4.425 x 10-14 Faradios.
Se puede ver el incremento en la capacidad del condensador con un dieléctrico de mayor valor.
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