Capacitor con Dieléctrico
Capacitor con Dieléctrico
Experimentalmente se puede mostrar que al introducir un dieléctrico
(un aislante) entre las placas de un capacitor, éste aumenta su capacitancia.
Se debe de tener en cuenta que existe un límite para los materiales aislantes
en cuanto a su capacidad de no conducir corriente eléctrica. Si se rebasa
ese límite, el material que colocamos entre las placas del capacitor
se comportará como conductor y descargará a nuestro capacitor.
La rigidez dieléctrica de cierto material es el valor máximo de campo
eléctrico que soporta antes de “romperse eléctricamente” y comportarse
como conductor.
La siguiente tabla muestra valores de rigidez dieléctrica para algunos
materiales:
Fuente: Academico
Efecto del dieléctrico en un condensador
La mayor parte de los condensadores llevan entre sus láminas una sustancia no conductora o dieléctrica. Un condensador típico está formado por láminas metálicas enrolladas, separadas por papel impregnado en cera. El condensador resultante se envuelve en una funda de plástico. Su capacidad es de algunos microfaradios.
La botella de Leyden es el condensador más primitivo, consiste en una hoja metálica pegada en las superficies interior y exterior de una botella de vidrio.
Los condensadores electrolíticos utilizan como dieléctrico una capa delgada de óxido no conductor entre una lámina metálica y una disolución conductora. Los condensadores electrolíticos de dimensiones relativamente pequeñas pueden tener una capacidad de 100 a 1000 mF.
La función de un dieléctrico sólido colocado entre las láminas es triple:
- Resuelve el problema mecánico de mantener dos grandes láminas metálicas a distancia muy pequeña sin contacto alguno.
- Consigue aumentar la diferencia de potencial máxima que el condensador es capaz de resistir sin que salte una chispa entre las placas (ruptura dieléctrica).
- La capacidad de un condensador de dimensiones dadas es varias veces mayor con un dieléctrico que separe sus láminas que si estas estuviesen en el vacío.
Sea un condensador plano-paralelo cuyas láminas hemos cargado con cargas +Q y –Q, iguales y opuestas. Si entre las placas se ha hecho el vacío y se mide una diferencia de potencial V0, su capacidad y la energía que acumula serán
Si introducimos un dieléctrico se observa que la diferencia de potencial disminuye hasta un valor V. La capacidad del condensador con dieléctrico será
donde k se denomina constante dieléctrica
La energía del condensador con dieléctrico es
la energía de un condensador con dieléctrico disminuye respecto de la del mismo condensador vacío.
| Dieléctrico | Constante dieléctrica |
| Ámbar | 2.7-2.9 |
| Agua | 80.08 |
| Aire | 1.00059 |
| Alcohol | 25.00 |
| Baquelita | 4-4.6 |
| Cera de abejas | 2.8-2.9 |
| Glicerina | 56.2 |
| Helio | 1.00007 |
| Mica moscovita | 4.8-8 |
| Parafina | 2.2-2.3 |
| Plástico vinílico | 4.1 |
| Plexiglás | 3-3.6 |
| Porcelana electrotécnica | 6.5 |
| Seda natural | 4-5 |
Fuente: Manual de física elemental, Koshkin N. I, Shirkévich M. G., Edt. Mir, págs 124-125
Mas material en: Efecto del dieléctrico en un condensador
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