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11.1: Permittividad de algunos materiales comunes

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    Los siguientes valores son permitividad relativa\(\epsilon_r \triangleq \epsilon/\epsilon_0\) para algunos materiales que se encuentran comúnmente en aplicaciones de ingeniería eléctrica, y para los cuales la permitividad emerge como consideración. Tenga en cuenta que la “permitividad relativa” a veces se denomina constante dieléctrica.

    Aquí consideramos solo la permitividad física (de valor real), que es la parte real de la permitividad compleja (típicamente indicada como\(\epsilon'\) o\(\epsilon_r'\)) para materiales que presentan pérdidas significativas.

    La permitividad varía significativamente en función de la frecuencia. Los valores a continuación son representativos de frecuencias de unos pocos kHz a aproximadamente 1 GHz. Los valores dados también son representativos de las frecuencias ópticas para materiales como la sílice que se utilizan en aplicaciones ópticas. La permitividad también varía en función de la temperatura. En aplicaciones donde se requiera una precisión superior a alrededor del 10%, se deben consultar referencias primarias que tengan en cuenta la frecuencia y la temperatura. Los valores aquí presentados se recogen a partir de una variedad de referencias, entre ellas las indicadas en “Referencias adicionales”.

    Espacio libre (vacío):\(\epsilon_r \triangleq 1\)

    Tabla\(\PageIndex{1}\): Dieléctricos Sólidos:
    Material \(\epsilon_r\) Usos comunes
    Espuma de poliestireno\(^1\) \ (\ épsilon_r\) ">1.1
    Teflón\(^2\) \ (\ épsilon_r\) ">2.1
    Polietileno \ (\ épsilon_r\) ">2.3 cable coaxial
    Polipropileno \ (\ épsilon_r\) ">2.3
    Sílice \ (\ épsilon_r\) ">2.4 fibra óptica\(^3\)
    Poliestireno \ (\ épsilon_r\) ">2.6
    Policarbonato \ (\ épsilon_r\) ">2.8
    Rogers RO3003 \ (\ épsilon_r\) ">3.0 Substrato de PCB
    FR4 (laminado epoxi de vidrio) \ (\ epsilon_r\) ">4.5 Substrato de PCB

    \(^1\)Correctamente conocida como espuma de poliestireno extruido (XPS).
    \(^2\)Conocido propiamente como politetrafluoroetileno (PTFE).
    \(^3\)Típicamente dopado con pequeñas cantidades de otros materiales para subir o bajar ligeramente el índice de refracción (\(=\sqrt{\epsilon_r}\)).

    Los materiales de separación no conductores utilizados en capacitores discretos exhiben\(\epsilon_r\) que varían de aproximadamente 5 a 50.

    • Los semiconductores que aparecen comúnmente en la electrónica, incluidos el carbono, el silicio, el geranio, el fosfuro de indio, etc., suelen exhibirse\(\epsilon_r\) en el rango de 5 a 15.
    • El vidrio exhibe\(\epsilon_r\) en el rango 4—10, dependiendo de la composición.
    • Los gases, incluido el aire, suelen\(\epsilon_r\cong 1\) exhibirse dentro de una pequeña fracción de un porcentaje.
    • El agua líquida normalmente se exhibe\(\epsilon_r\) en el rango de 72 a 81. El agua destilada se exhibe\(\epsilon_r \approx 81\) a temperatura ambiente, mientras que el agua de mar tiende a estar en el extremo inferior del rango.
    • Otros líquidos suelen exhibirse\(\epsilon_r\) en el rango de 10 a 90, con una variación considerable en función de la temperatura y la frecuencia. La carne y la sangre animal se compone principalmente de materia líquida y por lo tanto también exhibe permitividad en este rango.
    • El suelo suele\(\epsilon_r\) exhibirse en el rango de 2.5—3.5 cuando está seco y más alto cuando está húmedo. La permitividad del suelo varía considerablemente dependiendo de la composición.

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