Dielektrik, kondensatorun üzərindəki keçiricinin iki lövhəsini və ya təbəqəsini ayıran izolyatordur. İzolyatorlar elektrik cərəyanını keçirə bilməyən materiallardır, məsələn, plastik, şüşə, kağız və ya ağac. Dielektrik funksiyası, kondensatorun daha çox elektrik yükü və elektrik potensial enerjisini saxlaya bilməsi üçün tutumu artırmaqdır.
Hər iki keçirici lövhə bir-birinə toxunmasa və elektrik yükü bir keçiricidən digərinə keçməsə, bir kondensator işləyə bilər. Eynilə, elektrik yükü keçiricidən havaya keçməsə, iki keçirici arasındakı boşluq vakuum olmalıdır. Paralel lövhə mövzusunda, kondensator vakuumla ayrılan paralel lövhə kondensatorlarının tutumu müzakirə edilmişdir. Vakuumdakı kondensatorun tutumunun məhdudiyyətləri var, buna görə də tutumu artırmaq üçün dielektriki iki lövhənin arasına yerləşdirin.
Dielektrik tutumu artırır, çünki iki keçirici lövhə arasındakı elektrik potensialı azalır
Dielektrik iki lövhə və ya təbəqə arasına yerləşdirildikdən sonra kondensatorun tutumu niyə artır? Bu sualın cavabını tapmaq üçün əvvəlcə elektrik yükü haqqında dərsi xatırlayın. Elektrik yükləri bir-birini itələyir, elektrik yüklərindən fərqli olaraq isə bir-birini cəzb edir. Məsələn, müsbət yük mənfi yükü cəlb edir, lakin müsbət yükü dəf edir. Bəs niyə mənfi yüklü plastiklər elektrik yükü olmayan kiçik kağız parçalarını cəlb edə bilər? Bu, kağız parçasının yük polyarizasiyası keçirməsi səbəbindən baş verir.
Kağız kimi izolyasiya materiallarındakı elektronlar keçirici materiallardakı elektronlar kimi sərbəst hərəkət edə bilməzlər. Beləliklə, mənfi yüklü plastik kağız parçasına yaxınlaşdırıldıqda, atoma bağlı elektronlar mənfi yüklü plastikdən uzaqlaşır. Beləliklə, kağızda mənfi yük və müsbət yükün polyarizasiyası baş verir. Kağızdakı mənfi yük plastikdən daha uzaqdadır, kağızdakı müsbət yük isə plastikə daha yaxın məsafədədir. Daha sonra, plastikdəki mənfi yük kağız parçasındakı müsbət yükü kağız plastikə yaxınlaşana qədər çəkir.
Kağız parçalarında baş verən yükün polyarizasiya prosesi dielektrikdə baş verən yükün polyarizasiyasına bənzəyir. Məsələn, sol tərəfdəki şəkildə göstərildiyi kimi, əvvəlcə yalnız iki elektrik yüklü keçirici parçası var idi. Sol lövhə müsbət yüklü, sağ lövhə isə mənfi yüklüdür, beləliklə elektrik sahəsinin istiqaməti soldan sağa doğru olur.
Dielektrik iki keçirici lövhə arasına yerləşdirildikdən sonra, sol lövhədəki müsbət yük yaxınlıqdakı dielektrik səthdəki elektronları çəkir. Həmçinin, sağ lövhədəki mənfi yük yaxınlıqdakı dielektrik səthdəki elektronları itələyir. İzolyator olan dielektrikdəki elektronlar keçiricidəki elektronlar kimi sərbəst hərəkət edə bilmirlər. Buna görə də, elektronlar atoma bağlı qalır, lakin şəkildə göstərildiyi kimi mənfi yüklü elektronların və müsbət yüklü protonların polyarizasiyası mövcuddur.
Dielektrik atomlarının sağ tərəfində müsbət yükün, sol tərəfində isə mənfi yükün olması, sağdan sola doğru olan elektrik sahəsinə səbəb olur və bu da keçirici lövhəsindəki elektrik yükünün yaratdığı elektrik sahəsini zəiflədir. Beləliklə, elektrik sahəsi keçiricinin iki lövhəsindəki/vərəqlərindəki elektrik yükünün azalması səbəbindən deyil, elektrik sahəsinin dielektrikdə əks istiqamətdə görünməsi səbəbindən azalır. Dielektrik buraxılarsa, keçiricinin iki lövhəsindəki və ya vərəqlərindəki elektrik yükünün yaratdığı elektrik sahəsinin gücü normal vəziyyətinə qayıdır.
If
Hər iki keçirici lövhədəki elektrik yükünün yaratdığı elektrik sahəsinin gücü azalır, iki keçirici lövhə arasındakı elektrik potensialı da azalır. Elektrik sahəsi, E = V / d tənliyində göstərildiyi kimi, elektrik potensialı ilə düz mütənasib olduğundan, burada E = elektrik sahəsi, V = elektrik potensialı və d = iki lövhə arasındakı məsafədir. Əgər əvvəl dielektrik üçün elektrik potensialı varsa, Vo-dursa, dielektrikdən sonra elektrik potensialı K faktoru ilə V-yə endirilir.
Riyazi olaraq, Vo = KV və ya V = Vo / K və ya K = Vo / V, burada K = dielektrik sabitidir. Vo> V, beləliklə K> 1-dir.
Nəzərə alın ki, hər iki lövhədə və ya keçirici təbəqədə elektrik yükünün miqdarı dəyişmir, beləliklə, son yükün miqdarı ilkin yükün miqdarına bərabər olur (Q = Qo). Kondensatorun tutumundakı dəyişiklik aşağıdakı kimi hesablanır:
C = son tutum, Co = ilkin tutum, Q = son yük, Qo = ilkin yük, V = son potensial, Vo = ilkin potensial, K = dielektrik sabit
Yuxarıdakı tənliyə əsasən, ilkin tutumun (Co) daha kiçik, son tutumun (C) isə daha böyük olduğu qənaətinə gəlinir. Tutum K dəfə artır, burada K dielektrik sabitidir. Hər bir izolyasiya materialının dielektrik sabitinin dəyəri dəyişir. Dielektrik sabiti (K), dielektrik istifadə edildikdə kondensatorun tutumunun dielektrik istifadə edilmədikdə kondensatorun tutumuna nisbətinin nəticəsidir.
Dielektrik tutumu artır, çünki iki keçirici lövhə arasındakı məsafə azalır
Digər bir dielektrik funksiya iki keçirici lövhə arasındakı məsafəni (d) azaltmaqdır. Beləliklə, iki lövhə və ya keçirici təbəqəsi arasındakı elektrik sahəsi (E) və elektrik gərginliyi (V) artır, E = V / d tənliyində göstərildiyi kimi. Əgər iki lövhə və ya təbəqə arasındakı elektrik sahəsi və elektrik gərginliyi artarsa, kondensatorun tutumu da artır.
Əgər sözügedən kondensatorlar paraleldirsə, tutum aşağıdakı düsturla hesablanır:
Yuxarıdakı iki düstura əsasən, paralel lövhəli kondensatorların tutumunun (C) iki lövhə və ya keçirici təbəqələr (d) arasındakı məsafəni azaltmaqla artırıla biləcəyi qənaətinə gəlmək olar.
Dielektrik tutumu artır, çünki kondansatörün tutumu artır
Dielektrik güclü elektrik sahəsində olduqda zədələnəcək izolyasiya materialından hazırlanır. Dielektrik zədələnmə elektrik sahəsi o qədər güclü olduqda baş verir ki, elektronları atomdan uzaqlaşdıra bilir, sonra elektronlar digər atomlara elektron vurur və beləliklə, dielektrikdə elektron axını baş verir. Başqa sözlə, dielektrik zədələnmə elektrik izolyatoru olan dielektrikin elektrik keçiricisinə çevrilməsinə səbəb olur.
Zərərin qarşısını almaq üçün müəyyən bir izolyasiya materialından hazırlanmış hər bir dielektrikin saxlanıla bilən maksimum elektrik sahəsi dəyəri var, bu dəyər dielektrik möhkəmliyi adlanır. İzolyasiya materialının dielektrik möhkəmliyi havanın dielektrik möhkəmliyindən daha böyükdür və hər bir izolyasiya materialının fərqli dielektrik möhkəmliyi var, bəziləri kiçik, bəziləri isə böyükdür. Beləliklə, böyük dielektrik möhkəmliyinə malik bir dielektrik istifadə edilərsə, saxlanıla bilən elektrik sahəsi daha böyükdür və saxlanıla bilən gərginlik də daha böyükdür. Elektrik sahəsi və keçiricinin iki lövhəsi və ya təbəqəsi tərəfindən yaradılan elektrik gərginliyi daha böyükdürsə, keçirici lövhənin yerləşdirə biləcəyi elektrik yükünün miqdarı bir o qədər çoxdur. Keçirici lövhənin içərisində nə qədər çox yük varsa, kondensatorun tutumu bir o qədər böyükdür.
