Dê uma olhada nessa privada ou pia de cerâmica no seu banheiro. Provavelmente não, mas é porque esse material tem uma propriedade que geralmente é negligenciada. É um dielétrico, ou seja, uma substância que é um mau condutor de eletricidade, mas um bom meio de armazenamento elétrico. Quer estejamos falando de cerâmica, vidro, ar ou até vácuo (outro bom dielétrico), os cientistas usam o que é chamado de constante dielétrica, que é a razão de permissividade de uma substância para a permissividade do espaço livre. Ou, em termos leigos, a proporção da quantidade de energia elétrica armazenada em um material por uma tensão aplicada, em relação à armazenada no vácuo.
Confuso? Bem, talvez seja necessária uma pequena explicação para dissipar alguns dos obstáculos técnicos ao entendimento. Antes de tudo, um dielétrico é definido como um material isolante ou um condutor muito ruim de corrente elétrica. Quando os dielétricos são colocados em um campo elétrico, praticamente nenhuma corrente flui neles, porque, diferentemente dos metais, eles não têm elétrons fracamente ligados ou livres que podem flutuar pelo material. Em vez disso, ocorre polarização elétrica, onde as cargas positivas no dielétrico são deslocadas minuciosamente na direção do campo elétrico, e as cargas negativas são deslocadas minuciosamente na direção oposta ao campo elétrico. Essa ligeira separação de carga, ou polarização, reduz o campo elétrico dentro do próprio dielétrico. Essa propriedade, como já mencionado, o torna um mau condutor, mas um bom meio de armazenamento.
Na prática, a maioria dos materiais dielétricos é sólida. Mas, como já mencionado, o ar seco também é dielétrico, assim como os gases secos mais puros, como hélio e nitrogênio. Eles têm uma constante dielétrica baixa, enquanto coisas como óxidos de metal têm uma constante alta. Os materiais com constantes dielétricas moderadas incluem cerâmica, água destilada, papel, mica, polietileno e vidro. À medida que a constante dielétrica aumenta, a densidade do fluxo elétrico aumenta (a quantidade total de carga elétrica por área), mas apenas se todos os outros fatores permanecerem inalterados. Isso, por sua vez, permite que objetos de um determinado tamanho, como conjuntos de placas de metal, retenham sua carga elétrica por longos períodos de tempo e / ou retenham grandes quantidades de carga.
Por se constituírem em bom material isolante (ou dielétrico), óxidos metálicos, ar seco e vácuo são frequentemente usados na construção de capacitores de alta energia, bem como em linhas de transmissão de radiofrequência, onde a energia elétrica é armazenada em radiofrequências.
Escrevemos muitos artigos sobre a constante dielétrica para a Space Magazine. Aqui está um artigo sobre como as microondas funcionam e um artigo sobre o teste de mesa da relatividade geral.
Se você quiser obter mais informações sobre constante dielétrica, confira estes artigos em Hyperphysics e Web Physics.
Também gravamos um episódio inteiro do elenco de astronomia sobre eletromagnetismo. Ouça aqui, episódio 103: eletromagnetismo.
Fontes:
http://en.wikipedia.org/wiki/Dielectric
http://en.wikipedia.org/wiki/Relative_permittivity
http://en.wikipedia.org/wiki/Flux
http://en.wikipedia.org/wiki/Electrostatic
http://www.britannica.com/EBchecked/topic/162637/dielectric-constant
http://searchcio-midmarket.techtarget.com/sDefinition/0,,sid183_gci546287,00.html
http://www.britannica.com/EBchecked/topic/162630/dielectric
