Por que usamos dielétricos em capacitores?

1 ano ago
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Dielétricos são basicamente isolantes, materiais que são maus condutores de corrente elétrica. Ao contrário dos elétrons livres em um condutor, seus elétrons estão ligados a seus átomos. Consequentemente, nenhuma corrente pode fluir através dele.

Tal material não tem lugar em dispositivos condutores, a menos que seja usado para isolar-se, é claro. No entanto, se você acha que os dielétricos são desprezados pelos engenheiros, você está terrivelmente enganado. De fato, os dielétricos são tão onipresentes quanto os transistores. Entre cada capacitor está colocado um dielétrico, os mesmos capacitores sem os quais sua tela sensível ao toque seria simplesmente uma folha de vidro. Mas como um isolador aumenta a eficácia de um capacitor?

capacitorPrimeiro precisamos entender como funciona um capacitor.

O capacitor

Um capacitor é um dispositivo que consiste em duas placas metálicas paralelas colocadas muito próximas umas das outras. O objetivo principal de um capacitor é armazenar carga. A carga pode ser liberada posteriormente para acionar outros circuitos. Esta propriedade torna muito útil em dispositivos como inversores. No entanto, antes de liberar a cobrança, ela deve primeiro adquiri-la.

Um capacitor é alimentado carregando suas placas nos terminais de uma bateria. Agora, porque os metais são um mar de elétrons livres, quando os elétrons que emanam do terminal negativo atingem o metal, eles repelem violentamente os elétrons em sua superfície. A força repulsiva neutraliza a força exercida sobre os elétrons pela bateria, impedindo que se acumulem na placa.

Um Dielectrode De Placa

Os elétrons extras poderiam ser acomodados se fossem de alguma forma atraídos por uma força maior que a força de repulsão. Isto é conseguido colocando outra placa de metal paralela a ela. A placa paralela é conectada à extremidade positiva da bateria. Nesse ponto, o terminal positivo atrai os elétrons da placa à qual está conectado, tornando-o carregado positivamente.

2 placa lado a lado

Esta placa positivamente carregada agora fornecerá a força de atração desejada, o que significa que atrairá os elétrons extras transmitidos pelo terminal negativo. Desta forma, o capacitor irá armazenar carga. Essa carga na placa pode ser usada para acionar outro circuito na ausência de uma bateria simplesmente conectando os fios às placas negativa e positiva, como normalmente são aos dois terminais de uma bateria.

Por que os dielétricos aprimoram a capacitância?

Mesmo que átomos em um dielétrico não possam ser ionizados para gerar uma corrente, eles certamente podem ser polarizados. Quando alguém traz um objeto carregado negativamente para um dielétrico, os elétrons em seus átomos são repelidos por ele. Isso resulta em uma carga líquida positiva no lado do dielétrico voltado para o objeto e, conseqüentemente, uma carga negativa líquida no lado oposto.

Agora, porque um exército de cargas positivas enfrenta a placa negativa, os elétrons na placa estão agora ligados à placa ainda mais firmemente. Além disso, como a segunda placa está voltada para os elétrons, os elétrons na placa agora são repelidos com maior eficácia. Isso fará com que a primeira placa acumule um número ainda maior de elétrons, aumentando assim a capacitância geral!

Machanismo dielétrico

A capacitância é dada pela razão entre a área da seção transversal das placas e a distância entre elas. A capacitância aumentará se aumentarmos a seção transversal da placa pela razão óbvia de que uma placa maior pode acomodar mais cargas. A capacitância diminui com o aumento da distância entre as placas pela simples razão de que um aumento na distância enfraquece as forças de atração que atraem e ligam os elétrons à segunda placa.

No entanto, acabamos de descobrir que a capacitância é também uma função direta da capacidade do meio entre as placas de resistir à ionização. A medida dessa habilidade é dada pela sua permissividade. A capacitância é, portanto, igual à razão entre a seção transversal das chapas e a distância entre elas, multiplicada pela permitividade do meio entre elas.

Em conclusão, um bom dielétrico não é apenas um isolante, mas um material que se recusa a ionizar a qualquer custo. Eles também garantem que as placas estejam sempre separadas, evitando assim a possibilidade de um curto. Um dielétrico ainda melhor também é robusto e capaz de funcionar em temperaturas mais altas.

Referências:

  1. The Physics Hypertextbook
  2. MIT – Instituto de Tecnologia de Massachusetts

Gilvan Alves

22 Anos de idade, Técnico em Rede de Computadores, Sempre em busca de aprender algo novo todos os Dias!

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