INTERPRETAÇÃO MICROSCÓPICA DA CONSTANTE DIELÉTRICA DE UM MEIO

Acabamos de ver que a força elétrica entre duas cargas, colocadas no vácuo, sofre uma redução quando essas cargas são mergulhadas em um meio material. A constante dielétrica do meio K, representa o fator de redução da força. Vamos apresentar, aqui, um modelo microscópico que nos permite entender por observação esta redução. Em outras palavras, vamos procurar interpretá-la analisando as alterações que ocorrem nos átomos ou moléculas A e B, situadas no vácuo, carregadas eletricamente com cargas iguais e de sinais contrários. Colocando-se uma carga q entre essas placas, uma força F₀ atua sobre ela, em virtude das cargas nas placas.

            Supondo, agora, que estas placas tenham sido mergulhadas em um meio dielétrico ficará polarizada. As moléculas deste meio estarão, então, orientadas e alinhadas. Em virtude desta polarização, a superfície do dielétrico próxima ás placa A e B ficarão eletrizadas. As cargas que aprecem nas superfícies do dielétrico são denominadas cargas de polarização.    

            Pode-se perceber que a carga q, colocada entre as placas, ficará sob a ação de duas forças :  a força  F₀ , devida às cargas nas placas A e B, e a força F_p de sentido contrário a F₀ , devido ás cargas de polarização. Então. A força elétrica F  que estará atuando sobre a carga q  será a resultante de F₀ e F_p .  Seu módulo será, evidentemente,

                                               F = F₀ – F_p     logo      F < F₀

            Portanto, a força elétrica, F , sobre a carga q, é  menor do que o valor F₀  no vácuo, em virtude do aparecimento das cargas de polarização que dão origem á força F_p ( de sentido sempre contrário a F_o). Para qualquer dielétrico, verifica-se que o valor das cargas de polarização é sempre inferior ao valor das cargas responsáveis pela polarização é sempre inferior ao valor das cargas responsáveis pela polarização ( cargas nas placas). Consequentemente, tem-se F_p < F_o,  e a força F  nunca se anulará.  Além disso, quanto maior for o grau de orientação e alinhamento apresentado pelo dielétrico ( maior polarização), maior será o valor de  F_p e, portanto, menor será o valor de F.

            Como a constante dielétrica é dada por  K = F₀ /F,  pode-se concluir que K é uma característica do meio tal que, quanto maior for o seu valor, maior o grau de polarização que ele adquire na presença de cargas elétricas.

            Em resumo, a constante dielétrica  K  mede uma característica microscópica de um meio material – sua propriedade se apresentar um maior ou menor grau de polarização.

            Esta análise foi feita para a situação particular. Entretanto, pode-se mostrar que é geral, aplicando-se a qualquer situação.

Por exemplo, F_o representa a força com que  cargas pontuais, Q₁ e Q₂, se repelem no vácuo. Se estas cargas forem mergulhadas me um dielétrico, ele se polariza e as cargas de polarização  darão origem à forças  F_p, contrária a F₀ . A força elétrica que atua em cada carga passa, então, a ter uma valor F < F₀, dado por  F = F₀/K

           

Fonte: Luiz, Antônio Máximo Ribeiro da, Beatriz Alvarenga Álvares, Física  vol 3- São Paulo;Scpione,2006