Dielctricos

DIELECTRICOS Concepto La mayora de los capacitores tienen un material no conductor o dielctrico entre sus placas conductoras. Un tipo comn de capacitor emplea tiras largas de hojas (lminas) metlicas como placas, separadas por tiras de hojas de materiales plsticos, como Mylar.

Estos materiales dispuestos en forma de emparedado se enrollan para formar una unidad capaz de proveer una capacitancia de varios microfarads en un paquete compacto.

La primera es que resuelve el problema mecnico de mantener dos hojas metlicas grandes con una separacin muy pequea sin que hagan contacto.

La segunda funcin es que un dielctrico incrementa al mximo posible la diferencia de potencial entre las placas del capacitor. Cualquier material aislante experimenta una ionizacin parcial que permite la conduccin a travs de l, si se somete a un campo elctrico suficientemente grande. Este fenmeno se llama ruptura del dielctrico. Muchos materiales dielctricos toleran sin romperse campos elctricos ms intensos que los que soporta el aire. As que el uso de un dielctrico permite que un capacitor mantenga una gran diferencia de potencial V y que, por lo tanto, almacene cantidades ms grandes de carga y energa.

La tercera funcin es que la capacitancia de un capacitor de dimensiones dadas es mayor cuando entre sus placas hay un material dielctrico en vez de vaco. Este efecto se demuestra con ayuda de un electrmetro sensible, dispositivo que mide la diferencia de potencial entre dos conductores sin permitir un flujo apreciable de carga de uno a otro.La colocacin de un dielctrico slido entre las placas de un capacitor tiene tres funciones. Carga inducidaCuando se inserta un material dielctrico entre las placas de un capacitor al mismo tiempo que la carga se mantiene constante, la diferencia de potencial entre aqullas disminuye en un factor K. Por lo tanto, el campo elctrico entre las placas debe reducirse en el mismo factor. Si E0 es el valor con vaco y E es el valor con dielctrico, entonces:

Como la magnitud del campo elctrico es menor cuando el dielctrico est presente, la densidad superficial de carga (que crea el campo) tambin debe ser menor. La carga superficial en las placas conductoras no cambia, pero en cada superficie del dielctrico aparece una carga inducida de signo contrario. Originalmente, el dielctrico era neutro y todava lo es; las cargas superficiales inducidas surgen como resultado de la redistribucin de la carga positiva y negativa dentro del material dielctrico. Este fenmeno se llama polarizacin.

Ruptura del dielctricoYa se mencion que cuando un material dielctrico se somete a un campo elctrico suficientemente intenso, tiene lugar la ruptura del dielctrico y entonces el dielctrico se convierte en conductor. Esto ocurre cuando el campo elctrico es tan intenso que arranca los electrones de sus molculas y los lanza sobre otras molculas, con lo cual se liberan an ms electrones. Esta avalancha de carga en movimiento, que forma una chispa o descarga de arco, suele iniciarse de forma repentina.

Debido a la ruptura del dielctrico, los capacitores siempre tienen voltajes mximos nominales. Cuando un capacitor se somete a un voltaje excesivo se forma un arco a travs de la capa de dielctrico, y lo quema o perfora. Este arco crea una trayectoria conductora (un circuito corto) entre los conductores. Si la trayectoria conductora permanece despus de haberse extinguido el arco, el dispositivo queda inutilizado de manera permanente en su funcin de capacitor. La magnitud mxima de campo elctrico a que puede someterse un material sin que ocurra la ruptura se denomina rigidez dielctrica. Esta cantidad se ve afectada de manera significativa por la temperatura, las impurezas, las pequeas irregularidades en los electrodos metlicos y otros factores que son difciles de controlar. Por esta razn slo pueden darse cifras aproximadas de las rigideces dielctricas.