Dieléctrico

Dieléctrico

Un dieléctrico es un medio o material que posee baja conductividad eléctrica, por lo que en la mayoría de las aplicaciones se emplea como aislante. Tiene la propiedad de formar dipolos eléctricos que pueden ser polarizados. En otras palabras, no conduce, pero sí almacena cargas eléctricas.

Se trata de un elemento de alta resistividad, gran resistencia de aislamiento y temperatura de resistencia negativa. En este caso, todos los electrones de los átomos con los que se forma un agregado sólido, gas o líquido quedan ligados a los núcleos, por lo que no hay electrones de conducción.

Fue Faraday quien, empleando equipos sencillos, descubrió la propiedad de un material dieléctrico y sus aplicaciones en el electromagnetismo. El término, que proviene del griego “dia” y eléctrico, que significa “a través de” electricidad, fue ideado por William Whewell como respuesta a una solicitud de Faraday.

Características

Uno de los aspectos que caracteriza a un medio dieléctrico es que cuando se coloca en un campo eléctrico, no conduce las cargas. Esto se debe a que no tiene electrones sueltos o libres que se desplacen por el material, generando polarización dieléctrica.

Gracias a este efecto, las cargas positivas se transportan hacia la dirección del campo y las negativas en posición contraria. Este fenómeno produce un campo eléctrico interno que lo minimiza a nivel global dentro del material con esta capacidad aislante.

Características de Dieléctrico

En casos de materiales dieléctricos con moléculas débilmente unidas, estas no solo se polarizan, sino que se reorientan para alinearse con el campo. Por ello, todos los materiales dieléctricos tienen la capacidad de ser aislante, pero los aislantes no son necesariamente dieléctricos.

Su función en electricidad y magnetismo es incrementar la capacitancia, o la capacidad de un componente para recoger y almacenar energía. Según el material o el medio, el grado de permitividad para el establecimiento de un campo eléctrico varía considerablemente.

Tipos

Existen varios tipos de materiales o medios dieléctricos, cuyas moléculas son neutras y contienen igual carga negativa y positiva. Dentro de los más usados en electricidad y electromagnetismo se encuentran:

  • Sólidos: Son los más usados debido a su efectividad como aislante. En este particular está la porcelana, el cristal, vidrio, madera, plástico, cera, cintas adhesivas, textiles y papel.
  • Líquidos: Se emplean como selladores y condensadores. En esta categoría está el aceite mineral, silicona e incluso el aceite de ricino que, por lo general, ralentiza las descargas eléctricas.
  • Gaseoso: Los materiales dieléctricos en forma de gas son usados como aislante en los transformadores. En esta sección encuentras el aire, nitrógeno, hidrógeno, dióxido de carbono y el hexafluoride del sulfuro, que son los más comunes.

Por lo general, este tipo de material se vuelve conductor cuando se excede el campo de rigidez dieléctrica. Esto quiere decir que si se amplía el campo eléctrico, el material dieléctrico empieza a conducir electricidad.

Propiedades

Aunque un elemento dieléctrico es un mal conductor de electricidad, sí puede soportar campos electrostáticos o almacenar carga eléctrica. Por ello, dentro de sus propiedades más destacadas se pueden mencionar:

  • Expansión térmica: Se dilata y se contrae con los cambios de temperatura, por lo que es importante seleccionarlo de forma correcta al usarlo en electrónica.
  • Permitividad: Hace referencia a la constante dieléctrica y está determinada por la capacidad de un material a polarizarse ante la aplicación de un campo eléctrico.
  • Absorción de humedad: Algunos materiales poseen la capacidad de absorber humedad y afectar la estabilidad del material. Su uso requiere de procesos importantes para asegurar efectividad, por ejemplo, secado antes de la soldadura.

Cada tipo de material tiene propiedades térmicas, físicas y eléctricas distintas las cuales son tomadas en cuenta en las diversas aplicaciones. Además, tienen diferentes niveles de flexibilidad, durabilidad y resistencia.

Aplicaciones y usos

Los medios o materiales dieléctricos son ampliamente usados en distintos campos de la vida diaria. Aunque los más usados son los de tipo sólido, los gaseosos y líquidos tienen aplicaciones específicas especiales. Dentro de los materiales más prácticos y comunes se pueden mencionar:

Aplicaciones y usos

  • Recubrimientos industriales: Estos ofrecen una excelente barrera entre el material eléctrico y el entorno. Un ejemplo de ello es Parylene, un polímero usado en circuitos electrónicos.
  • Los condensadores se emplean para el almacenamiento de energía.
  • El aceite mineral se usa en los transformadores como dieléctrico líquido para ayudar al enfriamiento y prevenir descargas.
  • Limpiadores: Estas sustancias ayudan a eliminar la suciedad acumulada, grasa y polvo, para aislar los elementos contra la humedad, con el fin de evitar accidentes de sobrecarga en los operarios de cualquier equipo.
  • Solventes: Son usados para la limpieza de circuitos, componentes eléctricos y electrónicos. Muchos no son inflamables, ácidos, ni corrosivos y tienen un elevado poder de limpieza.

En conclusión, un dieléctrico es un medio o material que no tiene la capacidad de conducir cargas eléctricas. Pueden ser sólidos, líquidos o gaseosos y poseen distintas aplicaciones en la industria.

Referencias

  • Dieléctrico. Wikipedia: https://es.wikipedia.org/wiki/Diel%C3%A9ctrico
  • Michel Faraday. Wikipedia: https://es.wikipedia.org/wiki/Michael_Faraday
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