Polarizzazione dei dielettrici, rigidità dielettrica

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Elettrotecnica

Polarizzazione dei dielettrici, rigidità dielettrica

Si chiama polarizzazione la costituzione e l'orientamento dei dipoli elettrici (coppia di cariche puntiformi di segno opposto ed eguale valore fra loro vincolate in modo da mantenere costante la distanza che le separa) nei mezzi dielettrici a causa della presenza di un campo elettrico non nullo. I meccanismi della polarizzazione sono molteplici, in generale si può dire che alla base vi sono le forze elettriche, il più semplice da comprendere è riassunto nel seguente disegno :

La quantità di elettricità che, per effetto della polarizzazione, si sposta per unità di superficie è ancora determinata dallo spostamento elettrico così che, in un condensatore, a parità di superficie, la quantità di carica elettrica che per induzione si raccoglie sulle armature è uguale alla quantità di carica elettrica che nel dielettrico si sposta per polarizzazione.

Ovviamente, aumentando l'intensità di campo elettrico aumentano le forze elettriche che agiscono sui due poli del dipolo così che si potrà arrivare alla rottura del legame che tiene unito il dipolo elettrico : si definisce rigidità dielettrica di un materiale isolante il massimo valore di campo elettrico che in esso può essere presente senza che avvenga la rottura dei dipoli elettrici e la conseguente scarica distruttiva. Tale valore dipende fortemente dalle condizioni ambientali del dielettrico (temperatura, pressione, presenza di umidità o di impurità, ecc.). Per sicurezza, le condizioni di impiego dei materiali isolanti devono essere tali per cui il campo elettrico al loro interno sia molto inferiore alla loro rigidità dielettrica. Un fenomeno direttamente legato alla rigidità dielettrica dell'aria ( 3 [kV / mm] per l'aria secca e pura) è l'effetto corona che si manifesta nelle linee aeree messe in tensione. Accade infatti, in presenza di forte umidità, che la rigidità dielettrica dell'aria possa scendere al di sotto del valore di campo elettrico nell'intorno della superficie del conduttore così che si verificano scariche distruttive avvertibili sotto forma di sfrigolio e luminescenza.

Costante dielettrica e rigidità dielettrica: tabella

La tabella sottostante riporta le più importanti caratteristiche dielettriche di alcuni materiali isolanti.

Costante dielettrica assoluta del vuoto e_o = 8,854·10^-12 [F/m]
Mezzo dielettrico	Costante dielettrica relativa	Rigidità dielettrica [kV/mm]
Aria secca (alla pressione di 1 [bar])	1,0006	3
Acqua pura	81,07	15
Olio minerale	2,2 ¸ 2,5	7,5 ¸ 16
Olio per trasformatori	2 ¸ 2,5	12 ¸ 17
Bachelite	5,5 ¸ 8,5	10
Carta comune	2	6
Carta paraffinata	2,5 ¸ 4	40 ¸ 50
Carta da condensatori	5 ¸ 5,5	30
Gomma	2,2 ¸ 2,5	15 ¸ 40
Mica	6 ¸ 8	50 ¸ 100
Polietilene	2,3	50
Porcellana	4 ¸ 7	12 ¸ 30
Vetro	6 ¸ 8	25 ¸ 100
Ossido di titanio	90 ¸ 170	5
Titanati di Ba-Sr	1000 ¸ 10000	5

Fonte: http://www.itiscopernicofe.it/itis/didattic/matdid/3H/3%5EH-Elettrotecnica.doc

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