Un material dieléctrico es un mal conductor de la electricidad, pero un eficaz soporte de los campos electrostáticos. Puede almacenar cargas eléctricas, tener una alta resistencia específica y un coeficiente de resistencia a la temperatura negativo.
Los materiales dieléctricos son malos conductores de la electricidad porque no tienen electrones sueltos o libres que puedan desplazarse por el material. Los electrones son necesarios para soportar el flujo de una corriente eléctrica. La corriente fluye del terminal positivo al negativo y, en sentido contrario, como electrones libres que fluyen del terminal negativo al positivo.
Los materiales dieléctricos admiten la polarización dieléctrica, lo que les permite actuar como dieléctricos en lugar de conductores. Este fenómeno se produce cuando un dieléctrico se coloca en un campo eléctrico y las cargas positivas se desplazan en la dirección del campo eléctrico, mientras que las cargas negativas se desplazan en la dirección opuesta. Esta polarización crea un fuerte campo interno, que reduce el campo eléctrico global dentro del material.
Consideraciones importantes para los materiales dieléctricos
Una consideración importante para un material dieléctrico es su capacidad para soportar un campo electrostático, mientras disipa un mínimo de energía en forma de calor. Este calor disipado o pérdida de energía se conoce como pérdida dieléctrica. Cuanto menor sea la pérdida dieléctrica, más eficaz será la sustancia como material dieléctrico.
Otra consideración es la constante dieléctrica, que es la medida en que una sustancia concentra las líneas de flujo electrostáticas. Las sustancias con una constante dieléctrica baja incluyen el vacío perfecto, el aire seco y la mayoría de los gases puros y secos, como el helio y el nitrógeno. Los materiales con constantes dieléctricas moderadas incluyen los pisos dielectricos, la cerámica, el agua destilada, el papel, la mica, el polietileno y el vidrio. Los óxidos metálicos, en general, tienen constantes dieléctricas altas.
Propiedades de los materiales dieléctricos
Estas son las propiedades más importantes de los materiales dieléctricos.
Susceptibilidad eléctrica
Se trata de una medida relativa de la facilidad con la que un material dieléctrico puede polarizarse cuando se somete a un campo eléctrico. También se refiere a la permeabilidad eléctrica del material.
Polarización dieléctrica
Es la cantidad de energía eléctrica almacenada en el campo eléctrico cuando se le aplica tensión. Como hace que las cargas positivas y las negativas fluyan en direcciones opuestas, puede anular el campo eléctrico global.
Momento dipolar eléctrico
El grado de separación de las cargas negativas y positivas dentro del sistema se refiere al momento dipolar eléctrico. Los átomos contienen partículas cargadas positiva y negativamente y se disponen como dipolos en el material. La aplicación de una carga eléctrica crea un momento dipolar. La relación entre el momento dipolar y el campo eléctrico da a un material sus propiedades dieléctricas.
Polarización electrónica
La polarización electrónica se produce cuando las moléculas dieléctricas que forman el momento dipolar están compuestas por partículas neutras.
Tiempo de relajación
Al eliminar un campo eléctrico aplicado, los átomos del material dieléctrico vuelven a su estado original tras un cierto retraso. Ese tiempo de retardo se denomina tiempo de relajación.
Ruptura dieléctrica
Si el voltaje a través de un material dieléctrico es demasiado grande y el campo electrostático se vuelve demasiado intenso, el material comienza a conducir la corriente. Este fenómeno se denomina ruptura dieléctrica.
En los componentes que utilizan gases o líquidos como medio dieléctrico, esta condición se invierte si la tensión disminuye por debajo del punto crítico. Pero, en los componentes que contienen dieléctricos sólidos, la ruptura dieléctrica suele provocar daños permanentes.
Dispersión dieléctrica
Este término se refiere a la máxima polarización alcanzada por el material dieléctrico. Se ve afectada por el tiempo de relajación.
