Constante dieléctrica (K) En la práctica, para obtener una mayor eficiencia en los capacitores, se inserta un material no conductor entre las dos placas, que recibe el nombre de dieléctrico, el cual produce un efecto sobre el campo y potencial eléctrico entre las placas consiguiendo una mayor rigidez dieléctrica, variando la capacitancia, como se muestra en la siguiente figura, logrando las siguientes ventajas: El dieléctrico permite una menor separación entre las placas del capacitor evitando que haya contacto. El dieléctrico incrementa la capacitancia del capacitor. Se pueden emplear voltajes mayores sin que se corra el riesgo de romperse el dieléctrico. El dieléctrico proporcionara generalmente una mayor resistencia mecánica.
Capacitor con dieléctrico CAPACIDAD ELÉCTRICA La inserción de un dieléctrico entre las placas de un capacitor, ocasiona una polarización del dieléctrico que da como resultado una reducción del campo eléctrico y como consecuencia una caída en la diferencia de potencial, produciendo un incremento en la capacitancia. Existen una gran diversidad de material dieléctrico, siendo los más comunes la mica, el papel parafinado, la cerámica y los plásticos; pueden enrollarse hojas alternadas de chapa metálica y papel impregnado de parafina para obtener un capacitor compacto con una capacitancia mayor. La intensidad del campo eléctrico E se obtiene como: E = E0 − ED
donde: E = campo eléctrico disminuido al insertar el dieléctrico Eo = campo eléctrico en vacío (sin el dieléctrico) ED = campo eléctrico en el dieléctrico. C=
q V
donde: C = la capacidad del dieléctrico ( F ) q = la carga ( C ) V = potencial eléctrico ( V ) Sabemos que: si antes de insertar el dieléctrico, la capacitancia es C o y después de insertar el dieléctrico, la capacitancia es C D, entonces : /Co debido a la caída de potencial (o voltaje), el incremento relativo de la capacitancia es constante y depende del material de que esté constituido el dieléctrico. CONSTANTE DIELÉCTRICA (K) Es la razón de la capacitancia C de un capacitor con un dieléctrico entre sus placas con respecto a la capacitancia Co en el vacío. Matemáticamente: K=
C Co
ó
K=
Vo Eo e = = V E eo
donde : Vo = diferencia de potencial con vacío entre las placas V = diferencia de potencial después de insertar el dieléctrico Eo = intensidad del campo con vacío entre las placas E = intensidad de campo después de insertar el dieléctrico Co = capacitancia con vacío entre las placas C = capacitancia después de insertar el dieléctrico K = constante dieléctrica igual a 1 para el aire La capacitancia C de un capacitor con un dieléctrico entre sus placas esta dado por la fórmula: KeoA eA ó C= C = KCo = d d donde : K = constante dieléctrica (adimensional) Co = capacitancia con vacío entre las placas (µF) ó (F) Eo = permisivilidad del vacío = 8.85 x 10 -12C2 /Nm2 A = área de una de las placas (m²) d= separación de las placas (m) E = permisividad del dieléctrico