Permissividade
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Permissividade e Cabos Isolantes Isolantes: o Circuito modelo Permissividade o Susceptibilidade elétrica 𝑉 𝑍 𝑉 𝑅 = − 𝑉 𝑗 𝑋𝑐 Características elétricas de um isolante Rigidez dielétrica: Valor limite de campo elétrico aplicado sobre a espessura do material, medida em kV/mm, sendo que, a partir deste valor, os átomos que compõem o material se ionizam e o material dielétrico deixa de funcionar como um isolante; Resistência de isolamento: Representa o resistor do modelo de um isolante, será a parte das potência dissipada pelo material; Fator de perdas: Representa as correntes de fuga capacitiva e resistiva do isolante, ou seja, indicando as perdas dielétricas com o aumento da tensão; Arborescência Elétrica Fenômeno é pertinente a todos os materiais dielétricos orgânicos. Os principais causadores da arborescência é qualidade do material utilizado na produção do cabo e por presença de umidade Permissividade A permissividade é determinada pela habilidade de um material de se polarizar em resposta a um campo elétrico aplicado e, dessa forma, cancelar parcialmente o campo dentro do material. Por exemplo, em um capacitor uma alta permissividade do dielétrico faz com que uma mesma quantidade de carga elétrica seja guardada com um campo elétrico menor e, portanto, a um potencial menor, levando a uma maior capacitância do mesmo. Permissividade relativa: A permissividade de cada meio é relacionada por: 𝜀 = 𝜀𝑟𝜀𝑜 onde εo é a permissividade do vácuo e vale 8,85418782 × 1012 F/m), εr é uma constante adimensional chamada de permissividade relativa que é diferente para cada material. Tabela de Permissividade Material Permissividade (pF/m) Permissividade relativa Óleo Mineral 19,5 2,203 Acetona 191 21,58 Ar 8,84 0,998 Água Destilada 707 79,9 Madeira 10 a 60 1,13 a 6,78 PVC 30 a 40 3,39 a 4,52 Vidro 40 a 60 4,52 a 6,78 A permissividade elétrica ainda dá um bom indício da capacidade de condutividade de um dado material, afinal ela está diretamente relacionada com a interação entre as cargas e diferenças de potenciais. Esta propriedade do meio só pode ser analisada indiretamente. Uma das maneiras simples de fazer esta análise é associar a propriedade à um elemento de circuito que funcione baseado principalmente em campo elétrico: um capacitor. Capacitores Os capacitores são dispositivos passivos utilizados em circuitos Eletrônicos como filtros e acumuladores de energia. Consistem de dois eletrodos metálicos paralelos isolados por um material dielétrico (ou isolante). Capacitor Cerâmico Fabricado com pó de cerâmica prensada que serve como dielétrico, tendo placas de prata como placas paralelas acumuladoras de carga Capacitor de Filme plástico Fabricado através de filmes finos de algum tipo de plástico (poliéster, policarbonato, polipropileno e poliestireno) Parte condutora feita com uma armadura de alumínio Capacitor Eletrolítico A estrutura não é simplesmente um metal condutor, mas sim uma solução eletrolítica e possuem polaridade pelo fato de possuir a existência de um cátodo e um ânodo. Modelo Real do Capacitor 10V 8V 6V 4V 2V 0V 0Hz 20KHz V(R6:1) 40KHz 60KHz 80KHz 100KHz 120KHz 140KHz 160KHz Frequency 180KHz 200KHz 220KHz 240KHz 260KHz 280KHz 300KHz 320KHz Cálculo da Capacitância 𝐴 C=ϵ 𝑑 Onde “A” é a área das placas em paralelo, “d” é a distância que separa estas placas e C é a capacitância total. Obtenção da permissividade do material experimentalmente 𝑃 𝑄 𝑃 = 𝑄 tan 𝛿 𝑄 = 𝑉 2 𝜔𝐶 𝑉2 𝑃= = 𝑉 2 𝜔𝐶 tan 𝛿 𝑅 𝐴 𝐶=𝜀 ℎ 𝜀 𝜀𝑟 = 𝜀𝑜 𝐴 2 𝑃 = 𝑉 . 2𝜋𝑓 𝜀𝑜 𝜀𝑟 tan 𝛿 ℎ 𝑓𝜀𝑟 tan 𝛿 𝑉 2 𝑃= 1,8𝑥1012 ℎ2 tan 𝛿 = Aplicação Microfone Capacitivo O microfone capacitivo consiste de uma placa fixada muito próxima ao diafragma. Entre a placa e o diafragma é mantida uma carga elétrica polarizada, de forma que quando o diafragma se move sob a influência das ondas sonoras, a voltagem entre ele e a placa varia da mesma forma. Todos os microfones capacitivos possuem um pré-amplificador localizado junto ao diafragma, necessário para converter a alta impedância do elemento capacitivo variável a um valor adequadamente baixo, para que o sinal possa ser facilmente transmitido sem perda significativa através de um cabo comum. A característica mais fundamental de um microfone é seu padrão de captação tri-dimensional. Talvez 90% de todos os microfones estejam dentro de duas categorias: omnidirecionais e cardióides. Os microfones do tipo cardióide são, basicamente, unidirecionais. Omnidirecional O padrão omnidirecional é obtido restringindo a entrada do som no microfone a um único ponto na frente do diafragma. Por causa disso existe pouquíssima distinção quanto à direção em que o som incide, e assim o microfone responde igualmente aos sons vindos de todas as direções. Cardióide Para fontes sonoras localizadas no eixo do microfone (“on-axis”), isto é, com ângulo de incidência de 0°, o som que entra pela frente sempre chega antes do som que entra por trás, pois ele atravessa um caminho mais curto, e por isso é captado pelo microfone. Para uma fonte sonora localizada atrás (180°) do microfone, os dois sons que chegam ao diafragma são opostos e iguais, e assim se cancelam.
