Materiales Dieléctricos

Los materiales dieléctricos son prácticamente aislantes, debido a que sus electrones (su Cargas Eléctricas) están ligados, por lo que tienen poca libertad de movimiento.

Consideremos un experimento con un Capacitor conectado a una batería para cargarse. Luego de un tiempo se lo desconecta y se mide la diferencia de Potencial Eléctrico entre las placas.

Si se inserta un dieléctrico entre las placas y se mide nuevamente la diferencia de potencial, se encuentra que $\Delta V<\Delta V_0$. Esto se puede expresar como $\Delta V_0=k\Delta V⟹\Delta V=\frac{1}{k}\Delta V_0$, siendo $k>1$ la constante dieléctrica, que depende del material, de la temperatura, y del campo eléctrico.

El potencial disminuye en un factor $\frac{1}{k}$ al introducir el dieléctrico.

La carga del capacitor no cambia (es $Q_0$ en ambos casos). Entonces, $\frac{C}{C_0}=\frac{\Delta V_0}{\Delta V}=k⟹C=k{C}_0$. La capacidad aumenta $k$ veces al introducir un dieléctrico de constante $k$.

Considerando el Campo Eléctrico: $k=\frac{\Delta V_0}{\Delta V}=\frac{E_{0}d}{Ed}=\frac{E_0}{E}⟹E=\frac{1}{k}{E}_0$. Considerando la energía almacenada: $U=\frac{1}{2}Q\Delta V⟹k=\frac{\Delta V_0}{\Delta V}=\frac{2U_0/Q_0}{2U/Q_0}=\frac{U_0}{U}⟹\frac{1}{k}{U}_0$.

Al introducir un dieléctrico de constante $k$:

1. El potencial disminuye en un factor $\frac{1}{k}$.
2. La capacidad aumenta $k$ veces.
3. El campo eléctrico disminuye $k$ veces.
4. La energía disminuye en un factor $\frac{1}{k}$.

Usar un dieléctrico:

1. Incrementa la capacidad del capacitor.
2. Aumenta el límite soportable de tensión.
3. Da soporte entre las placas para que no se toquen.

También ocurre la Polarización de un Dieléctrico.

Clasificación

En base al concepto del Dipolo Eléctrico:

1. Dieléctrico No Polar: su momento dipolar no es permanente. Las moléculas son simétricas.
2. Dieléctrico Polar: su momento dipolar es permanente. Los centros de carga no coinciden (esto es una asimetría).