Դիէլեկտրիկ

Կոնդենսատորը կարող է գործել, եթե երկու թիթեղները/հաղորդիչ թերթերը չեն դիպչում միմյանց, որպեսզի էլեկտրական լիցքը չտեղափոխվի մեկ հաղորդչից մյուսը։ Նմանապես, որպեսզի էլեկտրական լիցքը չտեղափոխվի հաղորդչից օդ, երկու հաղորդիչների միջև ընկած տարածությունը պետք է լինի վակուում։ Զուգահեռ թիթեղային կոնդենսատորների մասին հոդվածում քննարկվել է զուգահեռ թիթեղային կոնդենսատորի տարողունակությունը, որտեղ երկու թիթեղները բաժանված են վակուումով։ Վակուումում կոնդենսատորի տարողունակությունն ունի սահմանափակումներ, ուստի տարողունակությունը մեծացնելու համար երկու թիթեղների/հաղորդիչ թերթերի միջև տեղադրվում է դիէլեկտրիկ ։

Դիէլեկտրիկը մեկուսիչ է, որը բաժանում է կոնդենսատորի երկու հաղորդիչ թիթեղները: Մեկուսիչը նյութ է, որը չի կարող էլեկտրականություն հաղորդել, ինչպիսիք են պլաստիկը, ապակին, թուղթը կամ փայտը: Դիէլեկտրիկի գործառույթը տարողունակության մեծացումն է, ինչը թույլ է տալիս կոնդենսատորին կուտակել մեծ քանակությամբ էլեկտրական լիցք և պոտենցիալ էներգիա:

Դիէլեկտրիկները մեծացնում են տարողունակությունը, քանի որ երկու հաղորդիչ թիթեղների միջև էլեկտրական պոտենցիալը նվազում է։

Ինչո՞ւ է կոնդենսատորի տարողունակությունը մեծանում երկու թիթեղների/հաղորդիչ թերթերի միջև դիէլեկտրիկ տեղադրելուց հետո։ Այս հարցի պատասխանը պարզելու համար նախ հիշեք դասը Էլեկտրական լիցքԻնչպես էլեկտրական լիցքերը, այնպես էլ մյուսները վանում են միմյանց, մինչդեռ էլեկտրական լիցքերը, ի տարբերություն մյուսների, ձգում են միմյանց։ Օրինակ՝ դրական լիցքերը ձգում են միմյանց։ Դիէլեկտրիկ 1բացասական լիցքով, բայց վանում են դրական լիցքով։ Այդ դեպքում ինչո՞ւ կարող է բացասական լիցքավորված պլաստիկը ձգել թղթի փոքր կտորներ, որոնք էլեկտրականորեն լիցքավորված չեն։ Սա տեղի է ունենում, քանի որ թղթի կտորները ենթարկվում են լիցքի բևեռացման։ Մեկուսիչ նյութերի, ինչպիսին է թղթը, էլեկտրոնները չեն կարող ազատորեն շարժվել, ինչպես հաղորդիչ նյութերի էլեկտրոնները։ Այսպիսով, երբ բացասական լիցքավորված պլաստիկը մոտեցվում է թղթի կտորներին, ատոմներին կապված էլեկտրոնները վանում են բացասական լիցքավորված պլաստիկից, ինչը հանգեցնում է թղթի վրա բացասական և դրական լիցքերի բևեռացման։ Թղթի վրա բացասական լիցքն ավելի հեռու է պլաստիկից, մինչդեռ թղթի վրա դրական լիցքն ավելի մոտ է պլաստիկին։ Ավելին, պլաստիկի վրա բացասական լիցքը ձգում է թղթի կտորների վրա դրական լիցքը, մինչև ավելի թեթև թուղթը մոտենա պլաստիկին։

Թղթի վրա տեղի ունեցող բևեռացման գործընթացը, կամ լիցքի բևեռացումը, նման է դիէլեկտրիկում տեղի ունեցող լիցքի բևեռացմանը: Ինչպես ցույց է տրված ձախ կողմում գտնվող պատկերում, օրինակ, սկզբում կան միայն երկու էլեկտրական լիցքավորված հաղորդիչ թիթեղներ: Ձախ թիթեղը դրական լիցքավորված է, մինչդեռ աջ թիթեղը՝ բացասական, ուստի էլեկտրական դաշտի ուղղությունը ձախից աջ է:

Դիէլեկտրիկը երկու հաղորդիչ թիթեղների միջև տեղադրելուց հետո, ձախ թիթեղի դրական լիցքը ձգում է մոտակա դիէլեկտրիկ մակերեսի էլեկտրոնները, իսկ աջ թիթեղի բացասական լիցքը վանում է մոտակա դիէլեկտրիկ մակերեսի էլեկտրոնները: Դիէլեկտրիկի, որը մեկուսիչ է, էլեկտրոնները ազատորեն չեն շարժվում, ինչպես հաղորդչի էլեկտրոնները: Հետևաբար, էլեկտրոնները մնում են կապված ատոմներին, բայց բացասական լիցքավորված էլեկտրոնների և դրական լիցքավորված պրոտոնների բևեռացում կա, ինչպես ցույց է տրված նկարում: Դիէլեկտրիկ ատոմների աջ կողմում դրական լիցքի և դիէլեկտրիկ ատոմների ձախ կողմում բացասական լիցքի առկայությունը ստեղծում է էլեկտրական դաշտ, որը ուղղված է աջից ձախ, դրանով իսկ թուլացնելով հաղորդիչ թիթեղի վրա ձախից աջ ուղղված էլեկտրական լիցքի կողմից առաջացած էլեկտրական դաշտը: Այսպիսով, էլեկտրական դաշտը նվազում է ոչ թե այն պատճառով, որ երկու թիթեղների/հաղորդիչ թերթերի վրա էլեկտրական լիցքը նվազում է, այլ այն պատճառով, որ դիէլեկտրիկում առաջանում է հակառակ ուղղությամբ գտնվող էլեկտրական դաշտ: Երբ դիէլեկտրիկը հեռացվում է, երկու թիթեղների/հաղորդիչ թերթերի վրա էլեկտրական լիցքի կողմից առաջացած էլեկտրական դաշտի ուժգնությունը վերադառնում է իր սկզբնական վիճակին:

Դիէլեկտրիկ 2Եթե ​​երկու հաղորդիչ թիթեղների վրա էլեկտրական լիցքի առաջացրած էլեկտրական դաշտի ուժգնությունը նվազում է, ապա երկու հաղորդիչ թիթեղների միջև էլեկտրական պոտենցիալը նույնպես նվազում է էլեկտրական դաշտի պատճառով։Դիէլեկտրիկ 3 Էլեկտրականությունը ուղիղ համեմատական ​​է էլեկտրական պոտենցիալին, ինչպես նշված է E = V / d հավասարման մեջ, որտեղ E = էլեկտրական դաշտ, V = էլեկտրական պոտենցիալ և d = երկու թիթեղների միջև հեռավորությունը։ Եթե նախկինում գոյություն ուներ դիէլեկտրիկ, էլեկտրական պոտենցիալը V էր։o Այսպիսով, դիէլեկտրիկից հետո էլեկտրական պոտենցիալը նվազում է մինչև V K-ի գործակցով։ Մաթեմատիկորեն, V-նo = KV կամ V = Vo / K կամ K = Vo / V, որտեղ K = դիէլեկտրիկ հաստատուն։ Vo > V, որպեսզի K>1։
Պետք է նշել, որ երկու թիթեղների/հաղորդիչ թերթերի վրա էլեկտրական լիցքի քանակը չի փոխվում, ուստի լիցքի վերջնական քանակը նույնն է, ինչ սկզբնական լիցքը (Q = QoԿոնդենսատորի տարողունակության փոփոխությունը հաշվարկվում է հետևյալ բանաձևով.

Դիէլեկտրիկ 4

Բանաձևի նկարագրությունը՝ C = վերջնական տարողունակություն, C o = սկզբնական տարողունակություն, Q = վերջնական լիցք, Q o = սկզբնական լիցք, V = վերջնական պոտենցիալ, V o = սկզբնական պոտենցիալ, K = դիէլեկտրիկ հաստատուն

Վերոնշյալ հավասարման հիման վրա եզրակացվում է, որ սկզբնական տարողունակությունը (Co ) ավելի փոքր է, մինչդեռ վերջնական տարողունակությունը (C)՝ ավելի մեծ։ Տարողունակությունը մեծանում է K անգամ, որտեղ K-ն դիէլեկտրիկ հաստատունն է։ Յուրաքանչյուր մեկուսիչ նյութի դիէլեկտրիկ հաստատունի արժեքը տարբեր է։ Դիէլեկտրիկ հաստատունը (K) դիէլեկտրիկ օգտագործելիս կոնդենսատորի տարողունակության և դիէլեկտրիկ չօգտագործելիս կոնդենսատորի տարողունակության համեմատության արդյունքն է։

Դիէլեկտրիկները մեծացնում են տարողունակությունը, քանի որ կրճատվում է երկու հաղորդիչ թիթեղների միջև հեռավորությունը։

Դիէլեկտրիկի մեկ այլ գործառույթը երկու հաղորդիչ թիթեղների միջև հեռավորությունը (d) նվազեցնելն է, որպեսզի երկու հաղորդիչ թիթեղների/շերտերի միջև էլեկտրական դաշտը (E) և էլեկտրական լարումը (V) մեծանան, ինչպես նշված է E = V / d հավասարման մեջ: Եթե երկու թիթեղների/շերտերի միջև էլեկտրական դաշտը և էլեկտրական լարումը մեծանում են, ապա կոնդենսատորի տարողունակությունը մեծանում է:
Եթե ​​​​քննարկվող կոնդենսատորը զուգահեռ թիթեղ է, ապա դրա տարողունակությունը հաշվարկվում է հետևյալ բանաձևով.

Դիէլեկտրիկ 5

Վերոնշյալ երկու բանաձևերի հիման վրա կարելի է եզրակացնել, որ զուգահեռ թիթեղային կոնդենսատորի տարողունակությունը (C) կարող է մեծացվել՝ նվազեցնելով երկու թիթեղների/հաղորդիչ թերթերի միջև հեռավորությունը (d):

Դիէլեկտրիկները մեծացնում են տարողունակությունը, քանի որ մեծանում է կոնդենսատորի դիէլեկտրիկ ամրությունը։

Դիէլեկտրիկները պատրաստված են մեկուսիչ նյութերից, որոնք շատ ուժեղ էլեկտրական դաշտում տեղադրվելիս ենթարկվում են քայքայման: Դիէլեկտրիկ քայքայումը տեղի է ունենում, երբ էլեկտրական դաշտն այնքան ուժեղ է, որ առաջացնում է էլեկտրոնների դուրսբերում ատոմներից, որտեղ այդ էլեկտրոնները բախվում են այլ ատոմների էլեկտրոնների հետ՝ առաջացնելով էլեկտրոնների հոսք դիէլեկտրիկի ներսում: Այլ կերպ ասած, դիէլեկտրիկ քայքայումը հանգեցնում է դիէլեկտրիկի, որը էլեկտրական մեկուսիչ է, էլեկտրական հաղորդչի վերածմանը:

Վնասվածքից խուսափելու համար, որոշակի մեկուսիչ նյութից պատրաստված յուրաքանչյուր դիէլեկտրիկ ունի առավելագույն էլեկտրական դաշտի արժեք, որը կարող է դիմանալ, որը կոչվում է դիէլեկտրիկ ամրություն: Մեկուսիչ նյութի դիէլեկտրիկ ամրությունը մեծ է օդի դիէլեկտրիկ ամրությունից, և յուրաքանչյուր մեկուսիչ նյութ ունի տարբեր դիէլեկտրիկ ամրություն. որոշները փոքր են, որոշները՝ մեծ: Այսպիսով, եթե օգտագործվում է մեծ դիէլեկտրիկ ամրությամբ դիէլեկտրիկ, ապա կարող է պահվել էլեկտրական դաշտը, և կարող է պահվել նաև էլեկտրական լարումը: Եթե երկու թիթեղների/հաղորդիչ թերթերի կողմից առաջացած էլեկտրական դաշտը և էլեկտրական լարումը մեծ են, ապա հաղորդիչ թիթեղի կողմից կարող է տեղավորվել էլեկտրական լիցքի քանակը մեծ է: Որքան շատ լիցք կա հաղորդիչ թիթեղում, այնքան մեծ է կոնդենսատորի տարողունակությունը:

 

Թողեք մեկնաբանություն