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Figura 19.27. (a) Forças (torque) impostas agindo sobre um dipolo por um campo elétrico. (b0
Alinhamento final do dipolo com o campo.
De novo, retornando ao capacitor, a densidade de carga superficial D, ou quantidade de
carga por unidade de área de placada capacitora (C/m 2 ), é proporcional ao campo elétrico.
Quando um vácuo está presente, então
D o = ε o ξ (19.29)
a constante de proporcionalidade sendo ε o . Além disso, existe uma expressão análoga para o caso
dielétrico, isto é,
D = ε ξ (19.30)
Às vezes, D é também denominado o deslocamento dielétrico.
O aumento da capacitância, ou constante dielétrica, pode ser explicado usando um modelo
simplificado de polarização dentro de um material dielétrico. Considere-se o capacitor da Figura
19.28a,a situação em vácuo, onde uma carga de +Q o é estocada na placa de cima e – Q o é
estocada na placa inferior. Quando um dielétrico é introduzido e um campo elétrico é aplicado, o
sólido todo dentro das placas se torna polarizado (Figura 19.28c). Como um resultado dessa
polarização, existe um resultante acúmulo de carga negativa de magnitude –Q’ na superfície
dielétrica perto da placa carregada positivamente e, numa maneira similar, um excesso de carga
+Q’ na superfície adjacente da placa negativa. Para a região de dielétrico afastada dessas
superfície, efeitos de polarização não são importantes. Assim se cada placa e sua adjacente
superfície dielétrica forem consideradas como sendo uma única entidade, pode-se pensar que a
carga induzida a partir do dielétrico ( +Q’ ou -Q’ ) está anulando alguma carga que originalmente
existia na placa em vácuo ( - Q o ou + Q o ). A voltagem imposta através das placas émantida no
valor de vácuo pelo aumento da carga na placa negativa (inferior) numa quantidade - Q’ e na placa
superior de uma quantidade +Q’. Os elétrons são forçados a se escoarem a partir da placa
positiva para a placa negativa pela fonte externa de voltagem de tal maneira que a apropriada
voltagem é reestabelecida. E assim a carga em cada placa é agora Q o + Q’, tendo sido aumentada
de uma quantidade Q’.
Figura 19.28 – Representações esquemáticas (a) da carga estocada nas placas do capacitor para
um vácuo, (b) do arranjo de dipolos num dielétrico não polarizado, e (c) a aumentada capacidade
de estocagem de carga resultante da polarização de um material dielétrico. (Adaptada a partir de
A.G. Guy, Essentials of Materials Science, McGraw-Hill Book Company, New York, 1976).
Na presença de um dielétrico, a densidade de carga superficial nas placas de um capacitor
pode também ser representada por
D = ε o ξ + P (19.31)
onde P é a polarização, ou o aumento na densidade de carga acima daquela de um vácuo por
causa da presença do dielétrico, ou a partir da Figura 19.28c, P = Q’/A, onde A é a área de cada