En este artículo se explica qué es la constante dieléctrica y para qué sirve. También encontrarás cómo calcular la constante dieléctrica y, además, una tabla con los valores de la constante dieléctrica de los materiales más utilizados.
Índice
¿Qué es la constante dieléctrica?
La constante dieléctrica, también llamada permitividad relativa, es una propiedad que indica cuánto es afectado un material por el campo eléctrico.
Cuanto mayor sea la constante dieléctrica de un material, significa que menos le afecta un campo eléctrico. Esto significa que la fuerza del campo eléctrico que actúa en un medio con una constante dieléctrica alta es menor que la fuerza que hace el mismo campo eléctrico en un medio con un valor bajo de constante dieléctrica.
Es importante destacar que la constante dieléctrica no tiene unidades, sino que se trata de un coeficiente adimensional.
La constante dieléctrica permite expresar la permitividad de un material en comparación con la permitividad del vacío. Más abajo veremos cuál es la relación entre la constante dieléctrica y la permitividad.
Ten en cuenta que el valor de la constante dieléctrica puede variar según la temperatura, la frecuencia del campo eléctrico y la humedad, entre otros factores menos relevantes.
Fórmula de la constante dieléctrica
La constante dieléctrica (o permitividad relativa) de un material es igual a la permitividad absoluta del material partido por la permitividad del vacío.
Por lo tanto, la fórmula de la constante dieléctrica es εr=ε/ε0.
Donde:
es la constante dieléctrica o permitividad relativa.
es la permitividad absoluta.
es la permitividad del vacío, cuyo valor es aproximadamente 8,85·10-12 C2/(N·m2).
Se dice permitividad absoluta a la permitividad eléctrica para distinguirla de la permitividad relativa, puedes ver qué es y cómo se calcula aquí:
Medición de la constante dieléctrica
En general, la constante dieléctrica de un material no se calcula con la fórmula anterior, sino que se determina a partir de la capacidad de un condensador.
Para ello, primero se mide la capacidad de un condensador en el vacío, aunque se suele medir en aire aceptando un margen de error pequeño.
Luego, se vuelve a medir la capacidad del mismo condensador con la misma distancia entre sus placas, pero con el material dieléctrico insertado entre ellas.
Entonces, la constante dieléctrica es el cociente entre la capacidad final y la capacidad inicial del condensador:
Donde:
- es la constante dieléctrica.
es la capacidad del condensador con el material dieléctrico entre sus placas.
es la capacidad del condensador en el vacío.
Tabla de valores de la constante dieléctrica
En la siguiente tabla se muestran las permitividades relativas de algunos materiales:
| Material | Constante dieléctrica (adimensional) |
|---|---|
| Vacío | 1 |
| Aceite | 2,8 |
| Acetona | 191 |
| Agua (20ºC) | 80 |
| Aire | 1,00058986 |
| Baquelita | 5 |
| Caucho | 2,1 – 2,9 |
| Cuarzo | 4,5 |
| Diamante | 5,5 – 10 |
| Metanol | 30 |
| Papel | 1,5 |
| Parafina | 2,1 |
| PVC | 30 – 40 |
| Vidrio | 5,6 – 10 |
Aplicaciones de la constante dieléctrica
La constante dieléctrica es importante en muchos ámbitos de la electrónica, algunas de sus aplicaciones son las siguientes:
- La constante dieléctrica es fundamental en el diseño y fabricación de condensadores eléctricos. Los condensadores almacenan energía en un campo eléctrico entre placas conductoras separadas por un dieléctrico. Así pues, lo materiales con una alta constante dieléctrica permiten hacer condensadores más compactos y eficientes.
- Los materiales con una baja constante dieléctrica se utilizan frecuentemente en aplicaciones de aislamiento eléctrico. Estos materiales evitan la pérdida de energía y minimizan la interferencia eléctrica en dispositivos y sistemas.
- En sistemas de comunicación, la constante dieléctrica es crucial para el diseño de antenas y guías de ondas, ya que la elección de materiales con ciertas propiedades dieléctricas puede afectar la eficiencia y el rendimiento de estos dispositivos.
- Algunos materiales dieléctricos cambian el valor de su constante dieléctrica en función de la humedad. Estos materiales se utilizan en sensores de humedad que pueden tener aplicaciones en la agricultura, la meteorología y otras áreas.
