Dielektrysk

In kondensator kin funksjonearje as de twa platen/geleiderplaten inoar net oanreitsje, sadat de elektryske lading net fan de iene geleider nei de oare beweecht. Likegoed, sadat de elektryske lading net fan 'e geleider nei de loft beweecht, moat de romte tusken de twa geleiders in fakuüm wêze. Yn it artikel oer parallelle plaatkondensatoren is de kapasitânsje fan in parallelle plaatkondensator besprutsen, wêrby't de twa platen skieden wurde troch in fakuüm. De kapasitânsje fan in kondensator yn in fakuüm hat beheiningen, dus om de kapasitânsje te fergrutsjen, wurdt in diëlektricum tusken de twa platen/geleiderplaten pleatst.

In diëlektricum is in isolator dy't de twa geliedende platen fan in kondensator skiedt. In isolator is in materiaal dat gjin elektrisiteit kin liede, lykas plestik, glês, papier of hout. De funksje fan in diëlektricum is it fergrutsjen fan de kapasitansje, wêrtroch't de kondensator in grutte hoemannichte elektryske lading en potinsjele enerzjy opslaan kin.

Diëlektrika fergrutsje de kapasitânsje om't it elektryske potinsjaal tusken de twa geliedende platen fermindere wurdt.

Wêrom nimt de kapasitânsje fan in kondensator ta nei't in diëlektricum tusken de twa platen/geleiderblêden pleatst is? Om it antwurd op dizze fraach te finen, tink earst oan de les oer Elektryske ladingGelike elektryske ladingen stjitte inoar ôf, wylst ûngelikense elektryske ladingen inoar oanlûke. Bygelyks, positive ladingen lûke inoar oan. Diëlektrysk 1mei in negative lading, mar ôfstjitte mei in positive lading. Wêrom kin negatyf laden plestik dan lytse stikken papier oanlûke dy't net elektrysk laden binne? Dit bart om't de stikken papier ladingspolarisaasje ûnderfine. Elektroanen yn isolearjende materialen lykas papier kinne net frij bewege lykas elektroanen yn geliedende materialen. Dus as negatyf laden plestik tichtby stikken papier brocht wurdt, wurde de elektroanen dy't oan 'e atomen bûn binne ôfstjitten fan it negatyf laden plestik, wat resulteart yn polarisaasje fan 'e negative lading en positive lading op it papier. De negative lading op it papier is fierder fuort fan it plestik, wylst de positive lading op it papier tichter by it plestik is. Fierder lûkt de negative lading op it plestik de positive lading op 'e stikken papier oan oant it lichtere papier tichter by it plestik komt.

It polarisaasjeproses, of ladingspolarisaasje, dat yn in stik papier foarkomt, is fergelykber mei de ladingspolarisaasje dy't yn in diëlektricum foarkomt. Lykas te sjen is yn 'e ôfbylding links, binne der bygelyks yn it earstoan mar twa elektrysk laden geleiderplaten. De lofterplaat is posityf laden, wylst de rjochterplaat negatyf laden is, sadat de rjochting fan it elektryske fjild fan lofts nei rjochts is.

Nei't it diëlektricum tusken de twa geleiderplaten pleatst is, lûkt de positive lading op 'e lofterplaat de elektroanen oan op it tichteby lizzende diëlektryske oerflak, en de negative lading op 'e rjochterplaat stoot de elektroanen op it tichteby lizzende diëlektryske oerflak ôf. De elektroanen yn it diëlektricum, dat in isolator is, binne net frij om te bewegen lykas de elektroanen yn 'e geleider. Dêrom bliuwe de elektroanen oan 'e atomen bûn, mar is der in polarisaasje fan 'e negatyf laden elektroanen en de posityf laden protoanen, lykas te sjen is yn 'e ôfbylding. De oanwêzigens fan in positive lading oan 'e rjochterkant fan 'e diëlektryske atomen en in negative lading oan 'e lofterkant fan 'e diëlektryske atomen makket in elektrysk fjild dat fan rjochts nei lofts rjochte is, wêrtroch it elektryske fjild dat generearre wurdt troch de elektryske lading op 'e geleiderplaat dy't fan lofts nei rjochts rjochte is, ferswakke wurdt. Dat it elektryske fjild nimt net ôf om't de elektryske lading op 'e twa platen/geleiderplaten ôfnimt, mar om't in elektrysk fjild ferskynt yn it diëlektricum dat yn 'e tsjinoerstelde rjochting is. As it diëlektricum fuorthelle wurdt, giet de elektryske fjildsterkte dy't generearre wurdt troch de elektryske lading op 'e twa platen/geleiderplaten werom nei syn oarspronklike steat.

Diëlektrysk 2As de sterkte fan it elektryske fjild dat generearre wurdt troch de elektryske lading op 'e twa geleiderplaten ôfnimt, dan nimt de elektryske potinsjeel tusken de twa geleiderplaten ek ôf fanwegen it elektryske fjild.Diëlektrysk 3 Elektrisiteit is direkt evenredich mei de elektryske potinsjeel lykas oanjûn yn 'e fergeliking E = V / d, wêrby't E = elektrysk fjild, V = elektryske potinsjeel en d = ôfstân tusken de twa platen. As der earder in diëlektricum wie, wie de elektryske potinsjeel Vo Dus nei't der in diëlektricum is, wurdt it elektryske potinsjaal fermindere nei V mei in faktor K. Wiskundich, Vo = KV of V = Vo / K of K = Vo / V, wêrby't K = diëlektryske konstante. Vo > V sadat K > 1.
It moat opmurken wurde dat de hoemannichte elektryske lading op beide platen/geleiderblêden net feroaret, sadat de definitive hoemannichte lading itselde is as de earste hoemannichte lading (Q = QoDe feroaring yn 'e kapasitânsje fan 'e kondensator wurdt berekkene mei de folgjende formule:

Diëlektrysk 4

Formulebeskriuwing: C = einkondensator, C o = begjinkondensator, Q = einlading, Q o = begjinlading, V = einpotinsjaal, V o = begjinpotinsjaal, K = diëlektryske konstante

Op basis fan 'e boppesteande fergeliking wurdt konkludearre dat de earste kapasitans (C o ) lytser is, wylst de einkapasitans (C) grutter is. De kapasitans nimt ta mei in faktor K, wêrby't K de diëlektryske konstante is. De wearde fan 'e diëlektryske konstante fan elk isolearjend materiaal is oars. De diëlektryske konstante (K) is it resultaat fan it fergelykjen fan 'e kapasitans fan in kondensator by it brûken fan in diëlektrikum mei de kapasitans fan 'e kondensator by it brûken fan gjin diëlektrikum.

Diëlektrika fergrutsje de kapasitânsje om't de ôfstân tusken de twa geliedende platen fermindere wurdt.

In oare funksje fan it diëlektricum is om de ôfstân (d) tusken de twa geleiderplaten te ferminderjen, sadat it elektryske fjild (E) en de elektryske spanning (V) tusken de twa geleiderplaten/platen tanimme lykas oanjûn troch de fergeliking E = V / d. As it elektryske fjild en de elektryske spanning tusken de twa platen/platen tanimme, dan nimt de kapasitans fan 'e kondensator ta.
As de kondensator yn kwestje in parallelle plaat is, dan wurdt de kapasitans berekkene mei de folgjende formule:

Diëlektrysk 5

Op basis fan 'e twa formules hjirboppe kin konkludearre wurde dat de kapasitânsje (C) fan in parallelle plaatkondensator fergrutte wurde kin troch de ôfstân tusken de twa platen/geleiderblêden (d) te ferminderjen.

Diëlektrika fergrutsje de kapasitans om't de diëlektryske sterkte fan 'e kondensator tanimt.

Diëlektrikum is makke fan isolearjende materialen dy't, as se yn in tige sterk elektrysk fjild pleatst wurde, ûnderbrekke sille. Diëlektryske trochbraak komt foar as it elektryske fjild sa sterk is dat it feroarsaket dat elektroanen fan atomen loskomme, wêrby't dizze elektroanen botsje mei elektroanen yn oare atomen, wêrtroch't in elektroanenstream binnen it diëlektrikum ûntstiet. Mei oare wurden, diëlektryske trochbraak feroarsaket dat it diëlektrikum, dat in elektryske isolator is, in elektryske geleider wurdt.

Om skea te foarkommen, hat elk diëlektricum makke fan in bepaald isolearjend materiaal in maksimale elektrysk fjildwearde dy't it ferneare kin, dy't diëlektryske sterkte neamd wurdt. De diëlektryske sterkte fan in isolearjend materiaal is grutter as de diëlektryske sterkte fan loft en elk isolearjend materiaal hat in oare diëlektryske sterkte, guon binne lyts en guon binne grut. Dus as in diëlektricum mei in grutte diëlektryske sterkte brûkt wurdt, is it elektryske fjild dat fêsthâlden wurde kin grutter en is de elektryske spanning dy't fêsthâlden wurde kin ek grutter. As it elektryske fjild en de elektryske spanning dy't generearre wurde troch de twa platen/geliedersblêden grutter binne, is de hoemannichte elektryske lading dy't troch de geliederplaat opfongen wurde kin grutter. Hoe mear lading der yn 'e geliederplaat sit, hoe grutter de kapasitânsje fan 'e kondensator.

 

Lit in reaksje achter