Constante Diélectrique
La constante diélectrique, notée κ (kappa), est une mesure de la capacité d’un isolant ou d’un diélectrique à stocker de l’énergie électrique dans un champ électrique. Cette constante est également connue sous le nom de permittivité relative, notée εr. Bien qu’encore utilisée, la constante diélectrique est dépréciée par les organisations de normalisation en ingénierie.
La constante diélectrique d’un vide est par définition unitaire. L’air, étant principalement un espace vide, a une constante diélectrique légèrement supérieure à l’unité. Des matériaux courants comme le papier peuvent augmenter significativement la capacité d’un condensateur, et certains matériaux, tels que le titanate de strontium, peuvent l’augmenter de plus de deux ordres de grandeur.
Dans une région entièrement remplie par un matériau diélectrique de constante diélectrique κe, toutes les équations électrostatiques contenant la constante de permittivité ε0 doivent être modifiées en remplaçant ε0 par κeε0. Plus la constante diélectrique est élevée, plus la quantité de charge pouvant être retenue est importante.
Capacité et Diélectriques
La capacité d’un condensateur est augmentée d’un facteur égal à la constante diélectrique lorsque l’écart entre les plaques est entièrement rempli d’un diélectrique. La capacité est donc donnée par C = εrC0 = κeC0, où C0 est la capacité entre les plaques sans diélectrique.
Diélectriques
En général, un diélectrique est un isolant électrique avec une permittivité élevée, c’est-à-dire une forte polarisabilité. Lorsqu’un matériau diélectrique est placé dans un champ électrique, les charges électriques ne circulent pas à travers le matériau comme dans un conducteur électrique, car elles n’ont pas d’électrons libres ou faiblement liés pouvant se déplacer à travers le matériau. Au lieu de cela, elles se déplacent légèrement de leurs positions d’équilibre moyennes, causant une polarisation diélectrique.
Les matériaux diélectriques peuvent être solides, liquides ou gazeux, et leurs propriétés électriques dépendent de facteurs tels que leur composition chimique, la température et la fréquence du champ électrique. Des exemples courants de matériaux diélectriques solides incluent la céramique, le verre, les plastiques et certains types de cristaux, comme le quartz.
Les propriétés électriques des matériaux diélectriques sont caractérisées par leur permittivité, qui est une mesure de la capacité du matériau à stocker de l’énergie électrique dans un champ électrique. Les matériaux diélectriques à haute permittivité peuvent stocker plus d’énergie électrique que ceux à faible permittivité. La permittivité d’un matériau détermine également sa capacité, qui est la capacité d’un matériau à stocker de l’énergie électrique dans un condensateur.
Conclusion
En résumé, la constante diélectrique joue un rôle crucial dans le stockage de l’énergie électrique et affecte significativement la capacité des condensateurs. Les diélectriques sont des matériaux essentiels dans diverses applications électriques, de l’électronique aux télécommunications, en raison de leur capacité à influencer et à gérer les champs électriques.
