Rafdreifing

Þétti getur virkað ef plöturnar/leiðararnir tveir snertast ekki þannig að rafhleðslan færist ekki frá öðrum leiðaranum til hins. Á sama hátt, til þess að rafhleðslan færist ekki frá leiðaranum út í loftið, verður bilið á milli leiðaranna tveggja að vera lofttæmi. Í greininni um samsíða plötuþétta hefur verið fjallað um rýmd samsíða plötuþétta , þar sem plöturnar tvær eru aðskildar með lofttæmi. Rýmd þétta í lofttæmi hefur takmarkanir, svo til að auka rýmdina er rafskaut sett á milli platnanna/leiðaranna tveggja.

Rafleiðari er einangrunarefni sem aðskilur tvær leiðandi plötur í þétti. Einangrunarefni er efni sem getur ekki leitt rafmagn, eins og plast, gler, pappír eða tré. Hlutverk rafleiðara er að auka rafrýmd, sem gerir þéttinum kleift að geyma mikið magn af rafhleðslu og hugsanlegri orku.

Rafleiðar auka rafrýmd vegna þess að rafspennan milli leiðandi platnanna tveggja minnkar.

Hvers vegna eykst rafrýmd þéttis eftir að rafskaut er komið fyrir á milli tveggja platna/leiðaraþráða? Til að finna svarið við þessari spurningu skaltu fyrst muna eftir lexíunni um RafmagnshleðslaEins rafhleðslur hrinda hvor annarri frá sér en ólíkar rafhleðslur dragast hver að annarri. Til dæmis draga jákvæðar hleðslur hver að annarri. Rafleiðari 1með neikvæða hleðslu en hrinda frá sér jákvæða hleðslu. Hvers vegna getur neikvætt hlaðið plast þá laðað að sér litla pappírsbúta sem eru ekki rafhlaðnir? Þetta gerist vegna þess að pappírsbútarnir verða fyrir hleðsluskautun. Rafeindir í einangrunarefnum eins og pappír geta ekki hreyfst frjálslega eins og rafeindir í leiðandi efnum. Þegar neikvætt hlaðið plast er fært nálægt pappírsbútum eru rafeindirnar sem eru bundnar við atómin hrinda frá neikvætt hlaðna plastinu, sem leiðir til skautunar neikvæðrar hleðslu og jákvæðrar hleðslu á pappírnum. Neikvæða hleðslan á pappírnum er lengra frá plastinu, en jákvæða hleðslan á pappírnum er nær plastinu. Ennfremur dregur neikvæða hleðslan á plastinu að sér jákvæðu hleðsluna á pappírsbútunum þar til léttari pappírinn færist nær plastinu.

Pólunarferlið, eða hleðslupólunin, sem á sér stað í pappírsblaði er svipað og hleðslupólunin sem á sér stað í rafskauti. Eins og sést á myndinni vinstra megin, eru í upphafi aðeins tvær rafhlaðnar leiðarplötur. Vinstri platan er jákvætt hlaðin, en sú hægri er neikvætt hlaðin, þannig að stefna rafsviðsins er frá vinstri til hægri.

Eftir að rafskautið er komið fyrir á milli leiðaraplatnanna tveggja, dregur jákvæð hleðsla á vinstri plötunni að sér rafeindir á nærliggjandi rafskautsyfirborði og neikvæða hleðsla á hægri plötunni hrindir frá sér rafeindunum á nærliggjandi rafskautsyfirborði. Rafeindirnar í rafskautinu, sem er einangrunarefni, eru ekki frjálsar til að hreyfast eins og rafeindirnar í leiðaranum. Þess vegna eru rafeindirnar bundnar við atómin, en það er skautun á milli neikvætt hlaðinna rafeinda og jákvætt hlaðinna róteinda, eins og sést á myndinni. Nærvera jákvæðrar hleðslu hægra megin við rafskautsatómin og neikvæðrar hleðslu vinstra megin við rafskautsatómin skapar rafsvið sem beinist frá hægri til vinstri, og þar með veikir rafsviðið sem myndast af rafhleðslunni á leiðaraplötunni sem beinist frá vinstri til hægri. Þannig minnkar rafsviðið ekki vegna þess að rafhleðslan á plötunum/leiðarablöðunum minnkar heldur vegna þess að rafsvið myndast í rafskautinu sem er í gagnstæða átt. Þegar rafskautið er fjarlægt snýr rafsviðsstyrkurinn sem myndast af rafhleðslunni á plötunum/leiðarablöðunum tveimur aftur í upprunalegt ástand.

Rafleiðari 2Ef styrkur rafsviðsins sem myndast af rafhleðslunni á leiðaraplötunum tveimur minnkar, þá minnkar rafspennan milli leiðaraplatnanna tveggja einnig vegna rafsviðsins.Rafleiðari 3 Rafmagn er í beinu hlutfalli við rafspennuna eins og fram kemur í jöfnunni E = V / d, þar sem E = rafsvið, V = rafspenna og d = fjarlægðin milli platnanna tveggja. Ef áður var rafstraumur var rafspennan Vo Svo eftir að rafskaut myndast, minnkar rafspennan í V um þáttinn K. Stærðfræðilega séð, Vo = KV eða V = Vo / K eða K = Vo / V, þar sem K = rafsvörunarstuðullinn. Vo > V þannig að K > 1.
Það skal tekið fram að magn rafhleðslunnar á báðum plötunum/leiðaraþráðunum breytist ekki þannig að lokamagn hleðslunnar er það sama og upphafsmagn hleðslunnar (Q = QoBreytingin á rýmd þéttisins er reiknuð með eftirfarandi formúlu:

Rafleiðari 4

Lýsing á formúlu: C = lokarýmd, C o = upphafsrýmd, Q = lokahleðsla, Q o = upphafshleðsla, V = lokaspenna, V o = upphafsspenna, K = rafsvörunarstuðull

Byggt á jöfnunni hér að ofan er niðurstaðan sú að upphafsrýmdin (C o ) er minni en lokarýmdin (C ) er meiri. Rýmdin eykst um þáttinn K, þar sem K er rafsvörunarstuðullinn. Rafsvörunarstuðullinn fyrir hvert einangrunarefni er mismunandi. Rafsvörunarstuðullinn (K) er niðurstaðan af því að bera saman rýmd þéttis þegar rafsvörunarstuðull er notaður við rýmd þéttis þegar rafsvörunarstuðull er ekki notaður.

Rafleiðar auka rafrýmd vegna þess að fjarlægðin milli leiðandi platnanna tveggja minnkar.

Annað hlutverk rafskautsins er að minnka fjarlægðina (d) milli leiðarplatnanna tveggja þannig að rafsviðið (E) og rafspennan (V) milli leiðarplatnanna tveggja aukist eins og fram kemur í jöfnunni E = V / d. Ef rafsviðið og rafspennan milli platnanna tveggja aukast þá eykst rýmd þéttisins.
Ef umræddur þéttir er samsíða plata, þá er rýmd hans reiknuð með eftirfarandi formúlu:

Rafleiðari 5

Byggt á formúlunum tveimur hér að ofan má álykta að hægt sé að auka rafrýmd (C) samsíða plötuþéttis með því að minnka fjarlægðina milli platnanna/leiðaranna tveggja (d).

Rafmagnsþættir auka rýmd vegna þess að rafmagnstyrkur þéttisins eykst.

Rafmagnsrafmagn er úr einangrandi efnum sem bila þegar þau eru sett í mjög sterkt rafsvið. Rafmagnsbilun á sér stað þegar rafsviðið er svo sterkt að það veldur því að rafeindir losna frá atómum, þar sem þessar rafeindir rekast á rafeindir í öðrum atómum og valda rafeindaflæði innan rafmagnsins. Með öðrum orðum veldur rafmagnsbilun því að rafmagnið, sem er rafmagnseinangrari, verður að rafleiðara.

Til að koma í veg fyrir skemmdir hefur hvert einangrunarefni úr ákveðnu einangrunarefni hámarksrafsviðsgildi sem það þolir, sem kallast rafsvörunarstyrkur. Rafsviðsstyrkur einangrunarefnis er meiri en rafsvörunarstyrkur lofts og hvert einangrunarefni hefur mismunandi rafsvörunarstyrk, sum eru lítil og önnur stór. Þannig að ef notað er rafsvörunarefni með miklum rafsvörunarstyrk, þá er rafsviðið sem hægt er að halda meira og rafspennan sem hægt er að halda einnig meiri. Ef rafsviðið og rafspennan sem myndast af plötunum/leiðarablöðunum tveimur eru meiri, þá er magn rafhleðslu sem leiðaraplatan getur rúmað meira. Því meiri hleðsla sem er í leiðaraplötunni, því meiri er rýmd þéttisins.

 

Skrifa athugasemd