Se sei interessato a conoscere il valore della costante dielettrica nel vuoto, il suo significato e la sua utilità, continua a leggere questo articolo.

La costante dielettrica nel vuoto, nota anche come permittività elettrica del vuoto, è una delle costanti fondamentali della fisica e riveste un ruolo pratico di particolare rilevanza.

Indice:

Fenomeno dell’induzione elettrica

La costante dielettrica di un determinato materiale è, in qualche modo, legata al comportamento dello stesso materiale in presenza di un campo elettrico. Infatti, ogni materiale, quando è attraversato da un campo elettrico, produce una risposta attraverso la generazione di un ulteriore campo elettrico che tende ad opporsi a quello applicato dall’esterno. Tale fenomeno è noto generalmente come induzione elettrica. La costante dielettrica è quindi una misura della risposta prodotta dal materiale che tende ad indebolire l’effetto del campo elettrico esterno.

Definizione e valore della costante dielettrica nel vuoto

La costante dielettrica nel vuoto viene generalmente indicata con ε0 (epsilon con pedice 0). Questa ha ovviamente un significato diverso rispetto alla costante dielettrica dei materiale e viene utilizzata per mettere in relazione diverse grandezze fisiche. Per esempio, essa appare nelle legge di Coloumb, che esprime la forza esercitata tra due carice elettriche q1 e q2 separate da una distanza pari a r :

F = K * (q1*q2) / r2 dove K = 1 / (4*Π*ε0)

Il valore della costante dielettrica nel vuoto è pari a:

ε0 = 8,85418782 * 10-12 C2 / N*m2

Costante dielettrica nel vuoto e costante dielettrica assoluta

Il legame tra la costante dielettrica assoluta di un materiale e la costante dielettrica nel vuoto è espresso dalla seguente relazione:

ε = ε0 * εr

dove εr è la costante dielettrica relativa del materiale.

Il campo d’induzione elettrica, a differenza del campo elettrico, dipende quindi dallo specifico materiale che si sta prendendo in considerazione. L’induzione elettrica è infatti direttamente proporzionale alla costante dielettrica assoluta del materiale:

D = ε * E

dove E è il campo elettrico applicato al materiale.

Costante dielettrica e condensatori

Come esempio particolarmente rilevante di applicazione della costante dielettrica, facciamo riferimento al condensatore. Si tratta di un dispositivo largamente utilizzato in tantissimi ambiti dell’elettrotecnica e dell’elettronica.

Vediamo in che modo la costante dielettrica del materiale utilizzato per la costruzione del condensatore influisce pesantemente sul valore della capacità nominale del dispositivo.

Consideriamo in particolare un condensatore piano, ovvero costituito da due conduttori affacciati tra i quali è posto un materiale isolante. I due conduttori prendono il nome di armature, mentre il materiale isolante viene comunemente chiamato dielettrico.

In un condensatore, il dielettrico ha in realtà una doppia funzione:

  1. Evitare che si verifichino scariche tra i due conduttori in seguito all’applicazione di una tensione tra le armature;
  2. Aumentare, a parità di dimensioni, la capacità del condensatore.
costante dielettrica nel vuoto e condensatore

Per questo tipo di condensatore la capacità è data dalla seguente formula:

dove ε è la costante dielettrica assoluta del materiale interposto tra le armature, S è la superfice della singola armatura ed l è la distanza tra le armature. Nel caso non fosse presente alcun materiale dielettrico, sarebbe necessario utilizzare la costante dielettrica nel vuoto.

Dalla precedente formula appare evidente che la capacità del condensatore piano dipende esclusivamente dalle caratteristiche geometriche e dalle caratteristiche del dielettrico. Ne consegue che, per ottenere grosse capacità e piccoli ingombri, conviene usare materiali con una costante dielettrica elevata.

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