Rafleiðari er einangrunarefni sem aðskilur tvær plötur eða þræðir leiðarans á þéttinum. Einangrarar eru efni sem geta ekki leitt rafstraum, til dæmis plast, gler, pappír eða tré. Hlutverk rafleiðarans er að auka rafrýmdina svo að þéttinn geti geymt meiri rafhleðslu og raforku.
Þétti getur virkað ef báðar leiðaraplöturnar snertast ekki hvor aðra þannig að rafhleðslan færist ekki frá einum leiðara til annars. Á sama hátt, til þess að rafhleðslan færist ekki frá leiðaranum út í loftið, verður bilið á milli leiðaranna tveggja að vera lofttæmi. Í umræðuefninu um samsíða plötuna hefur verið rætt um rýmd samsíða plötuþétta sem eru aðskildir með lofttæmi. Rýmd þéttisins í lofttæmi hefur takmarkanir þannig að til að auka rýmdina þarf að setja rafskautið á milli platnanna tveggja.
Rafleiðarinn eykur rafrýmdina vegna þess að rafspennan milli leiðaraplatnanna tveggja minnkar.
Hvers vegna eykst rýmd þéttisins eftir að rafskautið er komið fyrir á milli platnanna eða arkanna tveggja? Til að finna svarið við þessari spurningu skaltu fyrst muna eftir lexíunni um rafhleðslu. Eins rafhleðslur hrinda hvor annarri frá sér, en ólíkar rafhleðslur dragast að hvor annarri. Til dæmis dregur jákvæð hleðsla að sér neikvæða hleðslu en hrindir frá sér jákvæðri hleðslu. Hvers vegna geta neikvætt hlaðnar plastvörur þá laðað að sér litla pappírsbúta sem eru ekki rafhlaðnir? Þetta gerist vegna þess að pappírsbúturinn verður fyrir hleðsluskautun.
Rafeindir í einangrunarefnum eins og pappír geta ekki hreyfst frjálslega sem rafeindir í leiðaraefnum. Þegar neikvætt hlaðið plast er fært nálægt pappírsstykkinu eru rafeindirnar sem eru bundnar við atómið hafnað frá neikvætt hlaðna plastinu. Þannig verður skautun á milli neikvæðrar hleðslu og jákvæðrar hleðslu á pappírnum. Neikvæða hleðslan á pappír er fjær plastinu, en jákvæða hleðslan á pappír er nær plastinu. Þá togar neikvæða hleðslan á plastinu jákvæðu hleðsluna á pappírsstykkinu þar til pappírinn færist nær plastinu.
Pólunarferlið sem á sér stað á pappírsblöðum er svipað og pólunarferlið sem á sér stað í rafleiðara. Eins og sést á myndinni vinstra megin, til dæmis, voru í upphafi aðeins tveir stykki af rafhlaðnum leiðurum. 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 rafeindirnar á nærliggjandi rafskautsyfirborði. Einnig hrindir neikvæða hleðsla á hægri plötunni frá sér rafeindunum á nærliggjandi rafskautsyfirborði. Rafeindirnar í rafskautinu, sem er einangrunarefni, eru ekki frjálsar til að hreyfast eins og rafeindir í leiðara. Þess vegna eru rafeindir bundnar við atómið, en það er skautun á milli neikvætt hlaðinna rafeinda og jákvætt hlaðinna róteinda, eins og sýnt er á myndinni.
Jákvæð hleðsla hægra megin við rafsvörunaratómin og neikvæð hleðsla vinstra megin við rafsvörunaratómin myndar rafsvið. Það er frá hægri til vinstri, sem veikir rafsviðið sem myndast af rafhleðslunni á leiðaraplötunni, sem er frá vinstri til hægri. Þannig minnkar rafsviðið ekki vegna þess að rafhleðslan á báðum plötum/þráðum leiðarans minnkar, heldur vegna þess að rafsviðið birtist í rafsvörunarplötunni í gagnstæða átt. Ef rafsvörunarplatan losnar, verður rafsviðsstyrkurinn sem myndast af rafhleðslunni á báðum plötum/þráðum leiðarans eðlilegur aftur.
If
Þegar rafsviðsstyrkurinn sem myndast af rafhleðslunni á báðum leiðarplötunum minnkar, minnkar einnig rafspennan milli leiðarplatnanna tveggja. Þar sem rafsviðið er í beinu hlutfalli við rafspennuna eins og fram kemur í jöfnunni E = V / d, þar sem E = rafsviðið, V = rafspennan og d = fjarlægðin milli platnanna tveggja. Ef rafspennan á undan rafleiðaranum er Vo, þá minnkar rafspennan á eftir rafleiðaranum í V um þáttinn K.
Stærðfræðilega séð er Vo = KV eða V = Vo / K eða K = Vo / V, þar sem K = rafsvörunarstuðullinn. Vo > V þannig að K > 1.
Vinsamlegast athugið að magn rafhleðslunnar á báðum plötum eða þráðum leiðara breytist ekki þannig að magn lokahleðslunnar er jafnt magni upphafshleðslunnar (Q = Qo). Breytingin á rýmd þéttisins er reiknuð á eftirfarandi hátt:
C = lokarýmd, Co = upphafsrýmd, Q = lokahleðsla, Qo = upphafshleðsla, V = lokaspenna, Vo = upphafsspenna, K = rafsvörunarstuðull
Byggt á jöfnunni hér að ofan er niðurstaðan sú að upphafsrýmd (Co) er minni en lokarýmd (C) er meiri. Rýmd eykst um þáttinn K, þar sem K er rafsvörunarstuðullinn. Gildi rafsvörunarstuðullsins fyrir hvert einangrunarefni er breytilegt. Rafsvörunarstuðullinn (K) er niðurstaða hlutfalls rýmdar þéttisins þegar rafsvörunarstuðull er notaður, samanborið við rýmd þéttisins þegar rafsvörunarstuðull er ekki notaður.
Rafmagnsrýmdin eykst vegna þess að fjarlægðin milli leiðaraplatnanna tveggja minnkar
Önnur rafsvörunaraðgerð er að minnka fjarlægðina (d) milli leiðaraplatnanna tveggja. Þannig eykst rafsviðið (E) og rafspennan (V) milli platnanna tveggja eða þráðanna tveggja, eins og fram kemur í jöfnunni E = V / d. Ef rafsviðið og rafspennan milli platnanna tveggja eða þráðanna eykst, þá eykst rýmd þéttisins.
Ef umræddir þéttar eru samsíða er rýmdin reiknuð út með eftirfarandi formúlu:
Byggt á formúlunum tveimur hér að ofan má álykta að hægt sé að stækka rafrýmd (C) samsíða plötuþéttanna með því að minnka fjarlægðina milli platnanna tveggja eða leiðaraþráðanna (d).
Rafmagnsrýmdin eykst vegna þess að rýmd þéttisins eykst
Rafskautið er úr einangrandi efni sem skemmist ef það er í sterku rafsviði. Rafskaði verður þegar rafsviðið er svo sterkt að það getur fært rafeindir frá atóminu, þá rekast rafeindirnar á rafeindir á öðrum atómum þannig að flæði rafeinda í rafskautinu á sér stað. Með öðrum orðum, rafskautsskemmdir valda því að rafskautið, sem er rafeinangrandi, breytist í rafleiðara.
Til að koma í veg fyrir skemmdir hefur hver einangrunarefnisþáttur úr ákveðnu einangrunarefni hámarksgildi rafsviðs sem hægt er að halda, sem kallast rafsvörunarstyrkur. Rafsvörunarstyrkur einangrunarefnisins er meiri en rafsvörunarstyrkur loftsins og hvert einangrunarefni hefur mismunandi rafsvörunarstyrk, sumir eru litlir og sumir stórir. Þannig að ef notaður er einangrunarefnisþáttur með mikinn rafsvörunarstyrk, þá er rafsviðið sem hægt er að halda meira og spennan sem hægt er að halda einnig meiri. Ef rafsviðið og rafspennan sem myndast af plötunum eða þráðunum tveimur í leiðaranum eru meiri, því meira magn rafhleðslu getur leiðaraplatan rúmað. Því meiri hleðsla sem er inni í leiðaraplötunni, því meiri er rýmd þéttisins.
