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DIELÉCTRICOS. POLARIZACIÓN 429
D) DIELÉCTRICOS. POLARIZACIÓN
XIX 18. Dieléctricos. Capacidad de un condensador plano con un dieléctrico entre
sus armaduras. Constante dieléctrica del medio
Recuérdese que las sustancias se pueden clasificar en dos grandes grupos: conductores y aisla-
dores o DIELÉCTRICOS, según sea su comportamiento eléctrico. En los cuerpos conductores perfec-
tos, que coinciden con gran aproximación con los metales, al ser sometidos a un campo eléctrico,
los electrones se mueven hasta que se anula el campo eléctrico en su interior. En los dieléctricos,
las cargas no tienen libertad de movimiento y los electrones están fuertemente ligados a sus molé-
culas; veremos que al ser introducidos en un campo eléctrico pueden sufrir pequeños desplaza-
mientos en torno a su posición de equilibrio.
De la misma manera que no existen materiales conductores perfectos, tampoco existen aislan-
tes perfectos, pero sí con una conductividad tan pequeña, que será despreciable en primera apro-
ximación.
Michel Faraday (1791-1867) fue el primero en comprobar que al introducir un material dieléc-
trico llenando el espacio entre las armaduras de un condensador, su capacidad aumenta en un fac-
tor e¢mayor que uno, que depende solamente de la naturaleza del material aislador. A ese valor e¢
se le llama «CONSTANTE DIELÉCTRICA DEL MEDIO».
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Podemos comprobar esta afirmación, tomando un condensador plano cuyas armaduras ten-
gan un área A separadas una distancia d (Fig. XIX-25), inicialmente hacemos el vacío en su inte-
rior y entonces su capacidad será: C =e A /d, conectando este condensador a una fuente de
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tensión V adquirirá una carga Q de tal forma que: C =Q /V . Desconectamos de la fuente de
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alimentación y lo mantenemos aislado en el espacio e introducimos un material dieléctrico llenan-
do el espacio entre sus armaduras, por el hecho de meter el dieléctrico entre las placas la carga de
cada armadura no puede sufrir modificación alguna ni tampoco habrá habido transferencia de
carga de una armadura a otra, ya que en el interior del aislante no pueden moverse las cargas.
Medida la diferencia de potencial entre las armaduras del condensador con el dieléctrico en su in-
terior y cargado con la misma carga que cuando estaba el vacío, obtenemos un potencial V menor
que el que teníamos anteriormente V =V /e¢(e¢>1), luego si el potencial ha disminuido perma-
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neciendo la carga constante, la capacidad necesariamente ha tenido que aumentar en la misma
proporción, C =Q /V =e¢C .
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Si no se desconecta el condensador de la fuente de alimentación (Fig. XIX-26) y se introduce
el dieléctrico, permanecerá constante el potencial entre sus armaduras (V ), aumentando la capaci-
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dad en el mismo valor que en la primera experiencia: C =e¢C (e¢>1) con lo que la carga ha teni-
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do que aumentar: Q¢=e¢Q .
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A la relación que existe entre las capacidades de un mismo condensador, cuando entre sus
armaduras existe tal sustancia o el vacío se le llama CONSTANTE DIELÉCTRICA DEL MEDIO (o
permitividad de una sustancia con relación al vacío, PERMITIVIDAD RELATIVA).
C
e ¢ =
C 0
luego podemos poner para la capacidad del condensador plano con dieléctrico llenando sus arma-
duras:
ee 0 A
¢
e
C = ¢ C =
0
d
Podemos comprobar que tomando un condensador de distintos parámetros geométricos (C¢ 0
de capacidad cuando entre sus armaduras está el vacío) y realizando la misma experiencia, intro-
duciendo entre sus armaduras la misma sustancia (C¢de capacidad con el dieléctrico), la relación
existente entre las capacidades sigue siendo e¢, con lo que se intuye una característica especial de
los aisladores o dieléctricos inherente a su estructura material.
Ya expresamos que la PERMITIVIDAD es el producto de la permitividad del vacío por la de la sus-
tancia con relación al vacío:
e e
e = ¢ 0
En el primer ejemplo que se ha puesto, en el cual permanecía constante la carga Q , el poten- Fig. XIX-25. Al introducir un dieléc-
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cial se reduce de V a V /e¢, y como el campo eléctrico entre las placas del condensador con vacío trico entre las placas de un condensa-
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entre ellas es E =V /d, cuando se introduce el dieléctrico será: E =V/d =V /e¢d =E /e¢, quedan- dor cargado y desconectado de su
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do disminuido en el mismo factor que el potencial. A pesar de que el campo se reduce en un ais- fuente de alimentación, la diferencia
lador, no llega a tomar el valor cero como ocurría en los conductores. de potencial entre sus armaduras dis-
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En el caso en que se ha hecho permanecer constante el potencial (V ) entre las placas del con- minuye V <V y al permanecer cons-
tante su carga (principio de conser-
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densador plano cuando le introducimos el dieléctrico, el campo eléctrico entre ellas sigue siendo vación), su capacidad habrá aumen-
E =V /d y las cargas libres en las armaduras del condensador aumentan de tal forma que anulan tado.
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