Dielektrikoa

Kondentsadore batek funtziona dezake bi plaka/eroale xaflak elkar ukitzen ez badute, karga elektrikoa eroale batetik bestera ez mugitzeko. Era berean, karga elektrikoa eroaletik airera ez mugitzeko, bi eroaleen arteko espazioa hutsa izan behar da. Plaka paraleloen kondentsadoreei buruzko artikuluan, plaka paraleloen kondentsadore baten kapazitantzia aztertu da, non bi plakak huts batek bereizten dituen. Kondentsadore baten kapazitantziak hutsean mugak ditu, beraz, kapazitantzia handitzeko, dielektriko bat jartzen da bi plaka/eroale xaflen artean.

Dielektrikoa kondentsadore baten bi plaka eroaleak bereizten dituen isolatzaile bat da. Isolatzailea elektrizitatea eroaten ez duen materiala da, hala nola plastikoa, beira, papera edo egurra. Dielektriko baten funtzioa kapazitantzia handitzea da, kondentsadoreak karga elektriko eta energia potentzial kopuru handia gordetzeko aukera emanez.

Dielektrikoek kapazitantzia handitzen dute bi plaka eroaleen arteko potentzial elektrikoa murrizten delako.

Zergatik handitzen da kondentsadore baten kapazitantzia dielektriko bat bi plaka/eroale orrien artean jarri ondoren? Galdera honen erantzuna jakiteko, lehenik gogoratu ikasgaia Karga elektrikoaKarga elektriko berdinek elkar uxatzen dute, eta karga elektriko desberdinek, berriz, elkar erakartzen dute. Adibidez, karga positiboek elkar erakartzen dute. 1. dielektrikoakarga negatibo batekin, baina karga positibo batekin uxatu. Orduan, zergatik erakarri ditzake karga negatiboa duen plastikoak elektrikoki kargatuta ez dauden paper zati txikiak? Hori gertatzen da paper zatiek karga polarizazioa jasaten dutelako. Papera bezalako material isolatzaileetako elektroiak ezin dira libreki mugitu material eroaleetako elektroiak bezala. Beraz, karga negatiboa duen plastikoa paper zatietara hurbiltzen denean, atomoei lotutako elektroiak karga negatiboa duen plastikotik uxatu egiten dira, eta horrek paperaren karga negatiboaren eta karga positiboaren polarizazioa eragiten du. Paperaren karga negatiboa plastikotik urrunago dago, eta paperaren karga positiboa plastikotik gertuago dago. Gainera, plastikoaren karga negatiboak paper zatien karga positiboa erakartzen du, paper arinagoa plastikora hurbildu arte.

Paper zati batean gertatzen den polarizazio prozesua, edo karga polarizazioa, dielektriko batean gertatzen den karga polarizazioaren antzekoa da. Ezkerreko irudian ikusten den bezala, adibidez, hasieran bi eroale-plaka elektriko kargatu baino ez daude. Ezkerreko plaka positiboki kargatuta dago, eta eskuinekoa, berriz, negatiboki, beraz, eremu elektrikoaren norabidea ezkerretik eskuinera da.

Dielektrikoa bi eroale-plaken artean jarri ondoren, ezkerreko plakaren karga positiboak gertuko gainazal dielektrikoko elektroiak erakartzen ditu, eta eskuineko plakaren karga negatiboak gertuko gainazal dielektrikoko elektroiak uxatzen ditu. Isolatzaile bat den dielektrikoko elektroiak ez dira libre mugitzeko eroaleko elektroiak bezala. Beraz, elektroiak atomoei lotuta jarraitzen dute, baina karga negatiboa duten elektroien eta karga positibo duten protoien polarizazioa dago, irudian ikusten den bezala. Dielektriko atomoen eskuinaldean karga positibo bat eta ezkerreko aldean karga negatibo bat egoteak eskuinetik ezkerrera zuzendutako eremu elektriko bat sortzen du, eta horrela ahuldu egiten du ezkerretik eskuinera zuzendutako eroale-plakako karga elektrikoak sortutako eremu elektrikoa. Beraz, eremu elektrikoa ez da gutxitzen bi plaken/eroale-orrien karga elektrikoa gutxitzen delako, baizik eta kontrako noranzkoan dagoen eremu elektriko bat agertzen delako dielektrikoan. Dielektrikoa kentzen denean, bi plaken/eroale-orrien karga elektrikoak sortutako eremu elektrikoaren indarra bere jatorrizko egoerara itzultzen da.

2. dielektrikoaBi eroale-xafletan karga elektrikoak sortutako eremu elektrikoaren indarra gutxitzen bada, bi eroale-xaflen arteko potentzial elektrikoa ere gutxitzen da eremu elektrikoaren ondorioz.3. dielektrikoa Elektrizitatea zuzenean proportzionala da potentzial elektrikoarekiko, E = V / d ekuazioan adierazten den bezala, non E = eremu elektrikoa, V = potentzial elektrikoa eta d = bi plaken arteko distantzia. Aurretik dielektriko bat bazegoen, potentzial elektrikoa V zen.o Beraz, dielektriko bat dagoenean, potentzial elektrikoa V-ra murrizten da K faktore batez. Matematikoki, Vo = KV edo V = Vo / K edo K = Vo / V, non K = konstante dielektrikoa. Vo > V, K>1 izan dadin.
Kontuan izan behar da bi plaken/eroale-orrien karga elektrikoaren kantitatea ez dela aldatzen, beraz, azken karga-kantitatea hasierako karga-kantitatearen berdina da (Q = Qo). Kondentsadorearen kapazitantziaren aldaketa formula hau erabiliz kalkulatzen da:

4. dielektrikoa

Formularen deskribapena: C = azken kapazitantzia, C o = hasierako kapazitantzia, Q = azken karga, Q o = hasierako karga, V = azken potentziala, V o = hasierako potentziala, K = konstante dielektrikoa

Goiko ekuazioan oinarrituta, hasierako kapazitantzia (C o ) txikiagoa dela ondorioztatzen da, eta azken kapazitantzia (C) handiagoa dela. Kapazitantzia K faktore batez handitzen da, non K konstante dielektrikoa den. Material isolatzaile bakoitzaren konstante dielektrikoaren balioa desberdina da. Konstante dielektrikoa (K) kondentsadore baten kapazitantzia dielektriko bat erabiltzean kondentsadorearen kapazitantziarekin dielektrikorik erabiltzen ez denean alderatzearen emaitza da.

Dielektrikoek kapazitantzia handitzen dute bi plaka eroaleen arteko distantzia murrizten delako.

Dielektrikoaren beste funtzio bat bi eroale-xaflen arteko distantzia (d) murriztea da, bi eroale-xaflen/orrien arteko eremu elektrikoa (E) eta tentsio elektrikoa (V) handitzeko, E = V / d ekuazioak adierazten duen bezala. Bi xaflen/orrien arteko eremu elektrikoa eta tentsio elektrikoa handitzen badira, kondentsadorearen kapazitantzia handitzen da.
Kondentsadorea plaka paralelo bat bada, haren kapazitantzia formula hau erabiliz kalkulatzen da:

5. dielektrikoa

Goiko bi formuletan oinarrituta, ondoriozta daiteke plaka paraleloen kondentsadore baten kapazitantzia (C) handitu daitekeela bi plaken/eroale-orrien arteko distantzia (d) murriztuz.

Dielektrikoek kapazitantzia handitzen dute kondentsadorearen erresistentzia dielektrikoa handitzen delako.

Dielektrikoak material isolatzailez eginda daude, eta eremu elektriko oso indartsu batean jartzen direnean, haustura jasango dute. Haustura dielektrikoa gertatzen da eremu elektrikoa hain indartsua denean, non elektroiak atomoetatik askatzea eragiten duen, non elektroi hauek beste atomo batzuetako elektroiekin talka egiten duten, dielektrikoaren barruko elektroi-fluxua eraginez. Beste era batera esanda, haustura dielektrikoak dielektrikoa, isolatzaile elektrikoa dena, eroale elektriko bihurtzea eragiten du.

Kalteak ekiditeko, material isolatzaile jakin batez egindako dielektriko bakoitzak jasan dezakeen eremu elektrikoaren balio maximoa du, eta horri erresistentzia dielektriko deritzo. Material isolatzaile baten erresistentzia dielektrikoa airearen erresistentzia dielektrikoa baino handiagoa da, eta material isolatzaile bakoitzak erresistentzia dielektriko desberdina du, batzuk txikiak dira eta beste batzuk handiak. Beraz, erresistentzia dielektriko handiko dielektriko bat erabiltzen bada, eutsi daitekeen eremu elektrikoa handiagoa da, eta eutsi daitekeen tentsio elektrikoa ere handiagoa da. Bi plakek/eroale-orriek sortutako eremu elektrikoa eta tentsio elektrikoa handiagoak badira, eroale-plakak jaso dezakeen karga elektriko kopurua handiagoa da. Zenbat eta karga gehiago egon eroale-plakan, orduan eta handiagoa da kondentsadorearen kapazitantzia.

 

Utzi iruzkina