Dielektrikoa kondentsadorearen eroalearen bi plaka edo xaflak bereizten dituen isolatzaile bat da. Isolatzaileak korronte elektrikoa eroateko gai ez diren materialak dira, adibidez, plastikoa, beira, papera edo egurra. Dielektrikoen funtzioa kapazitantzia handitzea da, kondentsadoreak karga elektriko gehiago eta energia potentzial elektrikoa gorde ahal izan dezan.
Kondentsadore batek funtziona dezake bi 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 paraleloei buruzko gaian, kondentsadorea hutsune batez bereizita dauden plaka paraleloen kondentsadoreen kapazitantziaz hitz egin da. Kondentsadorearen kapazitantziak hutsean mugak ditu, beraz, kapazitantzia handitzeko, dielektrikoa bi plaken artean jarri behar da.
Dielektrikoak kapazitantzia handitzen du bi eroale-xaflen arteko potentzial elektrikoa gutxitzen delako.
Zergatik handitzen da kondentsadorearen kapazitantzia dielektrikoa bi plaka edo xaflen artean jarri ondoren? Galdera honen erantzuna jakiteko, lehenik eta behin, gogoratu karga elektrikoari buruzko ikasgaia. Karga elektriko berdinek elkar uxatzen dute, eta karga elektriko desberdinek, berriz, elkar erakartzen dute. Adibidez, karga positibo batek karga negatibo bat erakartzen du, baina karga positibo bat uxatzen du. Orduan, zergatik erakar ditzakete karga negatiboko plastikoek karga elektrikorik ez duten paper zati txikiak? Hori gertatzen da paper zatiak karga polarizazioa jasaten duelako.
Papera bezalako material isolatzaileetako elektroiak ezin dira libreki mugitu material eroaleetako elektroiak bezala. Beraz, karga negatiboa duen plastikoa paper zatira hurbiltzen denean, atomoari lotutako elektroiak plastiko karga negatiboak baztertzen ditu. Horrela, paperaren karga negatiboaren eta karga positiboaren polarizazioa gertatzen da. Paperaren karga negatiboa plastikotik urrunago dago, eta paperaren karga positiboa plastikotik hurbilago dagoen distantzian. Orduan, plastikoaren karga negatiboak paper zatiaren karga positiboa erakartzen du, papera plastikora hurbildu arte.
Paper zatietan gertatzen den kargaren polarizazio prozesua dielektrikoan gertatzen den kargaren polarizazioaren antzekoa da. Ezkerreko irudian ikusten den bezala, adibidez, hasieran, bi eroale elektriko baino ez zeuden kargatuta. 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 dielektriko-gainazaleko elektroiak erakartzen ditu. Era berean, eskuineko plakaren karga negatiboak gertuko dielektriko-gainazaleko elektroiak uxatzen ditu. Dielektrikoko elektroiak, isolatzaile bat dena, ez dira libreki mugitzeko eroale bateko elektroiak bezala. Beraz, elektroiak atomoari lotuta jarraitzen dute, baina karga negatiboa duten elektroien eta karga positibo duten protoien polarizazioa dago, irudian ikusten den bezala.
Dielektriko atomoen eskuinaldean karga positiboa eta ezkerreko aldean karga negatiboa egoteak eremu elektriko bat sortzen du. Eskuinetik ezkerrera doana, eroale-plakan karga elektrikoak sortutako eremu elektrikoa ahultzen duena, hau da, ezkerretik eskuinera doana. Beraz, eremu elektrikoa ez da gutxitzen eroalearen bi plaken/orrien karga elektrikoa gutxitzen delako, baizik eta eremu elektrikoa dielektrikoan kontrako noranzkoan agertzen delako. Dielektrikoa askatzen bada, eroalearen bi plaken edo orrien karga elektrikoak sortutako eremu elektrikoaren indarra normaltasunera itzultzen da.
If
Bi eroale-xafletan karga elektrikoak sortutako eremu elektrikoaren indarra murrizten bada, bi eroale-xaflen arteko potentzial elektrikoa ere murrizten da. Eremu elektrikoa potentzial elektrikoarekiko zuzenean proportzionala denez, E = V / d ekuazioan adierazten den bezala, non E = eremu elektrikoa, V = potentzial elektrikoa eta d = bi plaken arteko distantzia. Dielektrikorako potentzial elektrikoa Vo bada aurretik, dielektrikoaren ondoren, potentzial elektrikoa V-ra murrizten da K faktorearen bidez.
Matematikoki, Vo = KV edo V = Vo / K edo K = Vo / V, non K = konstante dielektrikoa. Vo > V, beraz, K > 1 da.
Kontuan izan bi eroale-xafla edo xafletako karga elektrikoaren kopurua ez dela aldatzen, beraz, azken kargaren kopurua hasierako kargaren berdina da (Q = Qo). Kondentsadorearen kapazitantziaren aldaketa honela kalkulatzen da:
C = azken kapazitantzia, Co = hasierako kapazitantzia, Q = azken karga, Qo = hasierako karga, V = azken potentziala, Vo = hasierako potentziala, K = konstante dielektrikoa
Goiko ekuazioan oinarrituta, hasierako kapazitantzia (Co) 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 aldatu egiten da. Konstante dielektrikoa (K) dielektriko bat erabiltzean kondentsadorearen kapazitantziaren eta dielektrikorik ez erabiltzean kondentsadorearen kapazitantziaren arteko erlazioaren emaitza da.
Kapazitantzia dielektrikoa handitzen da bi eroale-xaflen arteko distantzia txikitzen delako.
Beste funtzio dielektriko bat bi eroale-xaflen arteko distantzia (d) murriztea da. Horrela, bi eroale-xaflen edo xaflen arteko eremu elektrikoa (E) eta tentsio elektrikoa (V) handitzen dira, E = V / d ekuazioak adierazten duen bezala. Bi xaflen edo xaflen arteko eremu elektrikoa eta tentsio elektrikoa handitzen badira, kondentsadorearen kapazitantzia handitzen da.
Kondentsadoreak paraleloan badaude, kapazitantzia formula hau erabiliz kalkulatzen da:
Goiko bi formuletan oinarrituta, ondoriozta daiteke plaka paraleloen kondentsadoreen kapazitantzia (C) handitu daitekeela bi plaken edo eroale-xaflen arteko distantzia (d) murriztuz.
Kondentsadorearen kapazitantzia handitzen delako, kapazitantzia dielektrikoa handitzen da.
Dielektrikoa material isolatzaile batez egina dago, eta eremu elektriko indartsu batean badago, kaltetu egingo da. Kalte dielektrikoa gertatzen da eremu elektrikoa hain indartsua denean, non elektroiak atomotik kanpora ditzakeen, eta gero elektroiek beste atomo batzuetako elektroiak jotzen dituztenean, dielektrikoan elektroien fluxua gerta dadin. Beste era batera esanda, kalte dielektrikoek isolatzaile elektrikoa den dielektrikoa eroale elektriko bihurtzea eragiten dute.
Kalteak ekiditeko, material isolatzaile jakin batez egindako dielektriko bakoitzak eutsi dezakeen eremu elektrikoaren balio maximoa du, erresistentzia dielektrikoa deritzona. Material isolatzailearen 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 handia duen dielektriko bat erabiltzen bada, eutsi daitekeen eremu elektrikoa handiagoa da eta eutsi daitekeen tentsioa ere handiagoa da. Eroalearen bi plakek edo xaflek sortutako eremu elektrikoa eta tentsio elektrikoa handiagoak badira, orduan eta karga elektriko handiagoa izango da eroale-plakak onartu dezakeena. Zenbat eta karga gehiago egon eroale-plakaren barruan, orduan eta handiagoa izango da kondentsadorearen kapazitantzia.
