Dielettricu

Un condensatore pò funziunà s'è e duie piastre/fogli cunduttori ùn si toccanu micca in modu chì a carica elettrica ùn si move micca da un cunduttore à l'altru. In listessu modu, affinchì a carica elettrica ùn si move micca da u cunduttore à l'aria, u spaziu trà i dui cunduttori deve esse un vacuum. In l'articulu nantu à i condensatori à piastre parallele, hè stata discussa a capacità di un condensatore à piastre parallele , induve e duie piastre sò separate da un vacuum. A capacità di un condensatore in un vacuum hà limitazioni, dunque per aumentà a capacità, un dielettricu hè piazzatu trà e duie piastre/fogli cunduttori.

Un dielettricu hè un isolante chì separa e duie piastre conduttrici di un condensatore. Un isolante hè un materiale chì ùn pò micca cunduce l'elettricità, cum'è a plastica, u vetru, a carta o u legnu. A funzione di un dielettricu hè di aumentà a capacità, permettendu à u condensatore di almacenà una grande quantità di carica elettrica è energia potenziale.

I dielettrici aumentanu a capacità perchè u putenziale elettricu trà e duie piastre conduttrici hè riduttu.

Perchè a capacità di un condensatore aumenta dopu chì un dielettricu hè piazzatu trà e duie piastre/fogli cunduttori ? Per truvà a risposta à sta quistione, prima ricurdatevi di a lezziò nantu à Carica elettricaE cariche elettriche listesse si respingenu mentre chì e cariche elettriche sfarenti si attraenu. Per esempiu, e cariche pusitivi si attraenu. Dielettricu 1cù una carica negativa, ma si respinghjenu cù una carica positiva. Allora perchè a plastica carica negativamente pò attirà picculi pezzi di carta chì ùn sò micca carichi elettricamente? Questu accade perchè i pezzi di carta sperimentanu una polarizazione di carica. L'elettroni in i materiali isolanti cum'è a carta ùn ponu micca spustassi liberamente cum'è l'elettroni in i materiali cunduttori. Cusì, quandu a plastica carica negativamente hè avvicinata à i pezzi di carta, l'elettroni ligati à l'atomi sò respinti da a plastica carica negativamente, risultendu in a polarizazione di a carica negativa è a carica positiva nantu à a carta. A carica negativa nantu à a carta hè più luntana da a plastica, mentre chì a carica positiva nantu à a carta hè più vicina à a plastica. Inoltre, a carica negativa nantu à a plastica attrae a carica positiva nantu à i pezzi di carta finu à chì a carta più ligera si avvicina à a plastica.

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U prucessu di polarizazione, o polarizazione di carica, chì si verifica in un pezzu di carta hè simile à a polarizazione di carica chì si verifica in un dielettricu. Cum'è mostratu in l'imagine à manca, per esempiu, inizialmente ci sò solu duie piastre conduttrici caricate elettricamente. A piastra sinistra hè caricata pusitivamente, mentre chì a piastra destra hè caricata negativamente, dunque a direzzione di u campu elettricu hè da manca à diritta.

Dopu chì u dielettricu hè statu piazzatu trà e duie piastre cunduttori, a carica pusitiva nantu à a piastra manca attrae l'elettroni nantu à a superficia dielettrica vicina, è a carica negativa nantu à a piastra diritta respinge l'elettroni nantu à a superficia dielettrica vicina. L'elettroni in u dielettricu, chì hè un isolante, ùn sò micca liberi di spustassi cum'è l'elettroni in u cunduttore. Dunque, l'elettroni restanu ligati à l'atomi, ma ci hè una polarizazione di l'elettroni caricati negativamente è di i protoni caricati pusitivamente, cum'è mostratu in l'imagine. A presenza di una carica pusitiva nantu à u latu drittu di l'atomi dielettrici è di una carica negativa nantu à u latu sinistro di l'atomi dielettrici crea un campu elettricu chì hè direttu da diritta à manca, indebulendu cusì u campu elettricu generatu da a carica elettrica nantu à a piastra cunduttore chì hè diretta da manca à diritta. Cusì u campu elettricu diminuisce micca perchè a carica elettrica nantu à e duie piastre/fogli cunduttori diminuisce, ma perchè un campu elettricu appare in u dielettricu chì hè in a direzzione opposta. Quandu u dielettricu hè cacciatu, a forza di u campu elettricu generatu da a carica elettrica nantu à e duie piastre/fogli cunduttori torna à u so statu originale.

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Dielettricu 2Sè a forza di u campu elettricu generatu da a carica elettrica nantu à e duie piastre cunduttori diminuisce, allora u putenziale elettricu trà e duie piastre cunduttori diminuisce ancu per via di u campu elettricu.Dielettricu 3 L'elettricità hè direttamente proporzionale à u putenziale elettricu cum'è indicatu in l'equazione E = V / d, induve E = campu elettricu, V = putenziale elettricu è d = distanza trà e duie piastre. Sè prima ci era un dielettricu, u putenziale elettricu era Vo Cusì, dopu chì ci hè un dielettricu, u putenziale elettricu hè riduttu à V da un fattore di K. Matematicamente, Vo = KV o V = Vo / K o K = Vo / V, induve K = custante dielettrica. Vo > V di manera chì K > 1.
Ci vole à nutà chì a quantità di carica elettrica nantu à e duie piastre/fogli cunduttori ùn cambia micca, dunque a quantità finale di carica hè a listessa chè a quantità iniziale di carica (Q = Qo). A variazione di a capacità di u condensatore hè calculata cù a formula seguente:

Dielettricu 4

Descrizzione di a formula: C = capacità finale, C o = capacità iniziale, Q = carica finale, Q o = carica iniziale, V = putenziale finale, V o = putenziale iniziale, K = costante dielettrica

Basatu annantu à l'equazione sopra, si cunclude chì a capacità iniziale (C o ) hè più chjuca mentre a capacità finale (C) hè più grande. A capacità aumenta di un fattore di K, induve K hè a costante dielettrica. U valore di a costante dielettrica di ogni materiale isolante hè diversu. A costante dielettrica (K) hè u risultatu di paragunà a capacità di un condensatore quandu si usa un dielettricu à a capacità di u condensatore quandu ùn si usa micca un dielettricu.

I dielettrici aumentanu a capacità quandu a distanza trà e duie piastre conduttrici diminuisce.

Un'altra funzione di u dielettricu hè di riduce a distanza (d) trà e duie piastre cunduttori in modu chì u campu elettricu (E) è a tensione elettrica (V) trà e duie piastre/fogli cunduttori aumentanu cum'è indicatu da l'equazione E = V / d. Se u campu elettricu è a tensione elettrica trà e duie piastre/fogli aumentanu, allora a capacità di u condensatore aumenta.
Sè u condensatore in quistione hè una piastra parallela, allora a so capacità hè calculata cù a formula seguente:

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Dielettricu 5

Basatu annantu à e duie formule sopra, si pò cunclude chì a capacità (C) di un condensatore à piastre parallele pò esse aumentata riducendu a distanza trà e duie piastre/fogli cunduttori (d).

I dielettrici aumentanu a capacità perchè a resistenza dielettrica di u condensatore aumenta.

I dielettrici sò fatti di materiali isolanti chì, quandu sò posti in un campu elettricu assai forte, subiscenu una rottura. A rottura dielettrica si verifica quandu u campu elettricu hè cusì forte chì face chì l'elettroni si spostinu da l'atomi, induve questi elettroni si scontranu cù l'elettroni in altri atomi, pruvucendu un flussu di elettroni in u dielettricu. In altre parole, a rottura dielettrica face chì u dielettricu, chì hè un isolante elettricu, diventi un cunduttore elettricu.

Per evità danni, ogni dielettricu fattu di un certu materiale isolante hà un valore massimu di campu elettricu ch'ellu pò suppurtà, chì hè chjamatu resistenza dielettrica. A resistenza dielettrica di un materiale isolante hè più grande di a resistenza dielettrica di l'aria è ogni materiale isolante hà una resistenza dielettrica diversa, alcuni sò chjuchi è altri sò grandi. Dunque, se si usa un dielettricu cù una grande resistenza dielettrica, u campu elettricu chì pò esse mantenutu hè più grande è a tensione elettrica chì pò esse mantenuta hè ancu più grande. Se u campu elettricu è a tensione elettrica generata da e duie piastre/foglii cunduttori sò più grandi, a quantità di carica elettrica chì pò esse allughjata da a piastra conduttrice hè più grande. Più carica ci hè in a piastra conduttrice, più grande hè a capacità di u condensatore.

 

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