Callister_-_Engenharia_e_Cincia_dos_Materiais_ptg_ ... - Ufrgs

permanentes para se posicionar na direção do campo aplicado, como representado na Figura
19.29c. Essa tendência ao alinhamento é contrabalançado pelas vibrações térmicas do átomos, de
maneira que a polarização decresce com o aumento da temperatura.
A polarização total P de uma substância é igual à soma das polarizações eletrônica, iônica e
de orientação ( P e , P i e P o , respectivamente), ou
P = P e + P i + P o (19.34)
É possível queuma ou mais dessas contribuições à polarização total esteja(m) ausente(s) ou
seja(m) desprezível(is) em magnitude relativa comparada às outras. Por exemplo, polarização iônica
não existirá em materiais covalentemente ligados nos quais nenhum íon está presente.
19.19 – DEPENDÊNCIA DA CONSTANTE DIELÉTRICA EM RELAÇÃO À
FREQUÊNCIA
Em muitas situações práticas a corrente é alternada (ca ou “ac”); isto é, uma voltagem ou
campo elétrico aplicado muda de sentido com o tempo, como indicado na Figura 19.20a. Agora,
consideremos um material dielétrico que está submetido à polarização por um campo elétrico “ac”.
Com cada reversão de sentido, os dipolos tentam reorientar-se com o campo, como ilustrado na
Figura 19.30, um processo que requer algum tempo finito. Para cada tipo de polarização, existe
algum tempo mínimo de reorientação, que depende da facilidade com que os particulares dipolos
são capazes de realinhamento. Uma frequência de relaxação é tomada como o recíproco desse
tempo mínimo de reorientação.
Figura 19.30 – Orientações de dipolo para (a) uma polaridade de um campo elétrico alternado e
(b) para a polaridade reversa do mesmo campo elétrico alternado. (Adaptada a partir de Richard
A. Flinn, Paul K. Trojan, Engineering Materials and Their Applications, Terceira Edição.
Copyright (c) 1986 por Houghton Mifflin Company. Usada com permissão).
Um dipolo não consegue manter deslocamento do sentido de orientação quando a
frequência do campo elétrico excede sua frequência de relaxação e, portanto, não fará contribuição
à constante dielétrica. A dependência de ε r em relação à frequência do campo está representada
esquematicamente na Figura 19.31 para um meio dielétrico que exibe todos os três tipos de
polarização; note-se que o eixo de frequência está em escala logarítmica. Como indicado na
Figura 19.31, quando um mecanismode polarização para de funcionar, existe uma abrupta queda
na constante dielétrica; doutro modo, ε r é virtualmente independente da frequência. A Tabela 19.4
fornece valores da constante dielétrica em 60 Hz e em 1 MHz; esses fornece uma indicação dessa
dependência da constante dielétrica em relação à frequência na extremidade inferior do espectro de
frequência.
Figura 19.31 – Variação da constante dielétrica com a frequência de um campo elétrico alternado.
Contribuições das polarizações eletrônica, iônica e de orientação à constante dielétrica estão
indicadas.
A absorçãode energia elétrica por um material dielétrico que é submetido a um campo