Permissividade | Absoluto, Relativo e Vácuo | Definição e Valores

Permissividade em Eletromagnetismo

O Que é Permissividade?

A permissividade, também conhecida como permissividade absoluta, é uma medida da polarizabilidade elétrica de um dielétrico ou isolante. Materiais com alta permissividade, como o titanato de estrôncio, polarizam mais em resposta a um campo elétrico aplicado do que materiais com baixa permissividade, armazenando mais energia.

Permissividade Absoluta e Relativa

A permissividade relativa, denotada por ε_r, é a mesma quantidade que a constante dielétrica, denotada por κ (kappa). A permissividade relativa de um vácuo é definida como unidade. A permissividade do vácuo, ε₀, é aproximadamente 8.85 x 10^-12 farads por metro (F/m) em unidades SI.

Capacitância e Permissividade

Na eletrostática, a permissividade é crucial para determinar a capacitância de um capacitor. A permissividade absoluta é frequentemente representada pela permissividade relativa, ε_r, que é a razão entre a permissividade absoluta ε e a permissividade do vácuo ε₀. A permissividade relativa é uma unidade adimensional, enquanto a permissividade absoluta é medida em farads por metro.

Susceptibilidade Elétrica

A susceptibilidade elétrica, χ_e, é uma constante de proporcionalidade adimensional que indica o grau de polarização de um material dielétrico em resposta a um campo elétrico aplicado. Está relacionada à permissividade relativa, ε_r.

Polarização Elétrica

Diferente dos metais, onde as cargas são livres para se mover, em dielétricos, todas as cargas estão ligadas a átomos e moléculas específicos. Essas cargas podem ser deslocadas (polarizadas) dentro de um átomo ou molécula pela aplicação de um campo elétrico. A polarização elétrica é uma mudança relativa leve de cargas elétricas positivas e negativas em direções opostas dentro de átomos ou moléculas de um isolante, ou dielétrico, induzida por um campo elétrico externo.

Tipos de Polarização

Existem três tipos de polarização: polarização eletrônica, polarização orientacional e polarização iônica.

Dielétricos em Capacitores

Os dielétricos são amplamente usados em capacitores. Eles servem para manter uma separação física das placas, isolamento elétrico e redução do campo elétrico, aumentando a capacitância. A inserção de um dielétrico aumenta a capacitância para C = κ_eC₀, onde C₀ é a capacitância entre as placas sem dielétrico.

Conclusão

Entender a permissividade é fundamental para aplicações em eletromagnetismo, especialmente no design e funcionamento de capacitores. A habilidade de um material para polarizar em resposta a um campo elétrico e a forma como isso influencia a capacidade de um capacitor para armazenar carga são aspectos essenciais da permissividade.