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O que é rigidez dielétrica?

Materiais isolantes tornam-se condutores em determinadas condições de campo elétrico intenso. Esse fenômeno é chamado de ruptura de rigidez dielétrica.

Ruptura da rigidez dielétrica do ar
Quando o campo elétrico entre o solo e as nuvens é muito alto, ocorre a ruptura da rigidez dielétrica do ar, formando os raios.
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Em relação à capacidade de conduzir a corrente elétrica, podemos classificar diversos materiais em condutores, isolantes e semicondutores.

Os condutores apresentam uma grande quantidade de elétrons fracamente ligados aos núcleos atômicos, favorecendo a condução da corrente elétrica. Os semicondutores, por sua vez, precisam de um estímulo externo (como altas temperaturas) para que seus elétrons sejam excitados e possam ser conduzidos. Já os materiais isolantes (também conhecidos como dielétricos) têm seus elétrons fortemente ligados aos núcleos atômicos, tornando particularmente difícil a formação de correntes elétricas nesses materiais.

No entanto, há um valor máximo de campo elétrico no qual os materiais isolantes passam a se comportar como condutores, permitindo, assim, a formação de correntes elétricas. Esse valor é específico para cada material, depende da sua espessura e recebe o nome de rigidez dielétrica.

Tópicos deste artigo

Rigidez dielétrica de alguns materiais

A tabela a seguir apresenta os valores máximos de campo elétrico para que ocorra a rigidez dielétrica de alguns materiais:

Material

Rigidez dielétrica (V/m)

Ar

3.106

Borracha

12.106

Papel

16.106

Quartzo

8.106

Teflon

80.106


A tabela indica que, para o ar, é necessário que haja uma tensão elétrica de 3 milhões de volts por metro para que ele se torne um condutor. Quando isso acontece, os elétrons têm energia suficiente para se mover entre as moléculas do meio.

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Ruptura da rigidez dielétrica do ar

O fenômeno de ruptura dielétrica do ar é responsável pela formação das descargas elétricas atmosféricas, popularmente conhecidas como raios.

O ar atmosférico é um meio isolante que apresenta uma rigidez dielétrica de 3.106 V/m. Quando o campo elétrico atmosférico entre as nuvens e o solo atinge valores próximos, as moléculas do ar são ionizadas, o que torna o ar um meio condutor.

Por meio do Efeito Joule, a corrente elétrica formada no ar causa um grande aquecimento, que é responsável pela dilatação do meio gasoso, produzindo as ondas sonoras conhecidas como trovões. Mais moléculas têm seus elétrons arrancados e eventualmente esses elétrons livres são capturados por outras moléculas ionizadas. É nesse processo que ocorre a emissão de luz conhecida como relâmpago.

Escritor do artigo
Escrito por: Rafael Helerbrock Escritor oficial Brasil Escola

Gostaria de fazer a referência deste texto em um trabalho escolar ou acadêmico? Veja:

HELERBROCK, Rafael. "O que é rigidez dielétrica?"; Brasil Escola. Disponível em: https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/fisica/o-que-e-rigidez-dieletrica.htm. Acesso em 13 de novembro de 2024.

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