Диэлектрик – бул конденсатордогу өткөргүчтүн эки пластинасын же барактарын бөлүп турган изолятор. Изоляторлор – бул электр тогун өткөрө албаган материалдар, мисалы, пластик, айнек, кагаз же жыгач. Диэлектриктин функциясы – конденсатор көбүрөөк электр зарядын жана электр потенциалы энергиясын сактай алышы үчүн сыйымдуулукту жогорулатуу.
Эгерде эки өткөргүч пластина бири-бирине тийбесе, электр заряды бир өткөргүчтөн экинчисине өтпөшү үчүн конденсатор иштей алат. Ошо сыяктуу эле, электр заряды өткөргүчтөн абага өтпөшү үчүн, эки өткөргүчтүн ортосундагы мейкиндик вакуум болушу керек. Параллель пластина жөнүндөгү темада конденсатор вакуум менен бөлүнгөн параллель пластина конденсаторлорунун сыйымдуулугу талкууланган. Вакуумдагы конденсатордун сыйымдуулугунун чектөөлөрү бар, ошондуктан сыйымдуулукту чоңойтуу үчүн диэлектрикти эки пластинанын ортосуна коюңуз.
Диэлектрик эки өткөргүч пластинанын ортосундагы электрдик потенциал азайгандыктан, сыйымдуулукту жогорулатат
Диэлектрик эки пластинанын же барактын ортосуна коюлгандан кийин конденсатордун сыйымдуулугу эмне үчүн жогорулайт? Бул суроого жооп табуу үчүн, алгач электр заряды жөнүндөгү сабакты эстейли. Электр заряддары бири-бирин түртөт, ал эми электр заряддарынан айырмаланып, бири-бирин тартат. Мисалы, оң заряд терс зарядды тартат, бирок оң зарядды түртөт. Анда эмне үчүн терс заряддалган пластмассалар электр заряды жок кичинекей кагаз бөлүкчөлөрүн тарта алат? Бул кагаздын бөлүгү заряддын поляризациясын башынан өткөргөндүктөн болот.
Кагаз сыяктуу изоляциялык материалдардагы электрондор өткөргүч материалдардагы электрондор сыяктуу эркин кыймылдай алышпайт. Ошентип, терс заряддалган пластик кагазга жакындаганда, атомго байланган электрондор терс заряддалган пластиктен четке кагылат. Ошентип, кагаздагы терс заряд менен оң заряддын поляризациясы пайда болот. Кагаздагы терс заряд пластиктен алысыраак, ал эми кагаздагы оң заряд пластикке жакыныраак аралыкта болот. Андан кийин, пластиктеги терс заряд кагаздагы оң зарядды кагаз пластикке жакындаганга чейин тартат.
Кагаз беттеринде пайда болгон заряддын поляризация процесси диэлектриктеги заряддын поляризациясына окшош. Мисалы, сол жактагы сүрөттө көрсөтүлгөндөй, башында электрдик заряддалган өткөргүчтөрдүн эки гана бөлүгү болгон. Сол пластина оң заряддалган, ал эми оң пластина терс заряддалган, ошондуктан электр талаасынын багыты солдон оңго карай болот.
Диэлектрик эки өткөргүч пластинанын ортосуна жайгаштырылгандан кийин, сол пластинадагы оң заряд жакын жердеги диэлектрик бетиндеги электрондорду тартат. Ошондой эле, оң пластинадагы терс заряд жакын жердеги диэлектрик бетиндеги электрондорду түртөт. Изолятор болгон диэлектриктеги электрондор өткөргүчтөгү электрондор сыяктуу эркин кыймылдай алышпайт. Ошондуктан, электрондор атомго байланган бойдон калат, бирок сүрөттө көрсөтүлгөндөй, терс заряддалган электрондордун жана оң заряддалган протондордун поляризациясы болот.
Диэлектрик атомдорунун оң жагында оң заряддын жана сол жагында терс заряддын болушу электр талаасын пайда кылат. Ал оңдон солго карай, ал өткөргүч пластинасындагы электр заряды менен пайда болгон электр талаасын алсыратат, ал солдон оңго карай. Демек, электр талаасы өткөргүчтүн эки пластинасындагы/баракчасындагы электр заряды азайгандыктан эмес, электр талаасы диэлектрикте тескери багытта пайда болгондуктан азаят. Эгерде диэлектрик бошотулса, өткөргүчтүн эки пластинасындагы же баракчасындагы электр заряды менен пайда болгон электр талаасынын күчү нормалдуу абалына кайтып келет.
If
Эки өткөргүч пластинадагы электр зарядынан пайда болгон электр талаасынын күчү азаят, эки өткөргүч пластинанын ортосундагы электр потенциалы да азаят. Анткени электр талаасы E = V / d теңдемеде айтылгандай, электр потенциалына түз пропорционалдуу, мында E = электр талаасы, V = электр потенциалы жана d = эки пластинанын ортосундагы аралык. Эгерде диэлектрикке чейин электр потенциалы Vo болсо, анда диэлектриктен кийин электр потенциалы K коэффициенти менен V га чейин азаят.
Математикалык жактан алганда, Vo = KV же V = Vo / K же K = Vo / V, мында K = диэлектриктик туруктуу. Vo> V, ошондуктан K> 1.
Сураныч, өткөргүчтөрдүн эки пластинасындагы же барактарындагы электр зарядынын көлөмү акыркы заряддын көлөмү баштапкы заряддын көлөмүнө барабар болушу үчүн өзгөрбөй турганын эске алыңыз (Q = Qo). Конденсатордун сыйымдуулугунун өзгөрүшү төмөнкүчө эсептелет:
C = акыркы сыйымдуулук, Co = баштапкы сыйымдуулук, Q = акыркы заряд, Qo = баштапкы заряд, V = акыркы потенциал, Vo = баштапкы потенциал, K = диэлектрик туруктуулугу
Жогорудагы теңдеменин негизинде баштапкы сыйымдуулук (Co) кичине, ал эми акыркы сыйымдуулук (C) чоң деген тыянак чыгарылат. Сыйымдуулук K эсеге көбөйөт, мында K - диэлектриктик туруктуулук. Ар бир изоляциялык материалдын диэлектриктик туруктуулугунун мааниси ар кандай болот. Диэлектриктик туруктуулук (K) - диэлектрик колдонулгандагы конденсатордун сыйымдуулугунун диэлектрик колдонулбагандагы конденсатордун сыйымдуулугуна болгон катышынын натыйжасы.
Диэлектриктик сыйымдуулук жогорулайт, анткени эки өткөргүч пластинанын ортосундагы аралык азаят
Дагы бир диэлектрикалык функция - эки өткөргүч пластинанын ортосундагы аралыкты (d) азайтуу. Ошентип, эки пластинанын же өткөргүчтөрдүн барактарынын ортосундагы электр талаасы (E) жана электр чыңалуу (V) жогорулайт, бул E = V / d теңдемесинде көрсөтүлгөн. Эгерде электр талаасы жана эки пластинанын же барактын ортосундагы электр чыңалуу жогоруласа, анда конденсатордун сыйымдуулугу жогорулайт.
Эгерде каралып жаткан конденсаторлор параллель болсо, анда сыйымдуулук төмөнкү формула боюнча эсептелет:
Жогорудагы эки формулага таянып, параллель пластиналуу конденсаторлордун сыйымдуулугун (C) эки пластинанын же өткөргүч барактардын (d) ортосундагы аралыкты азайтуу менен чоңойтууга болот деген тыянак чыгарууга болот.
Диэлектрикалык сыйымдуулук жогорулайт, анткени конденсатордун сыйымдуулугу жогорулайт
Диэлектрик изоляциялык материалдан жасалган, эгерде ал күчтүү электр талаасында болсо, бузулат. Диэлектрикалык бузулуу электр талаасы атомдон электрондорду жылдыра ала тургандай күчтүү болгондо пайда болот, андан кийин электрондор башка атомдорго электрондорду уруп, диэлектриктеги электрондордун агымы пайда болот. Башкача айтканда, диэлектриктик бузулуу электр изолятору болгон диэлектриктин электр өткөргүчүнө айланышына алып келет.
Зыянды болтурбоо үчүн, белгилүү бир изоляциялык материалдан жасалган ар бир диэлектриктин кармалып турган максималдуу электр талаасынын мааниси бар, ал диэлектрикалык бекемдик деп аталат. Изоляциялык материалдын диэлектрикалык бекемдиги абанын диэлектрикалык бекемдигинен чоң жана ар бир изоляциялык материалдын диэлектрикалык бекемдиги ар башка, кээ бирлери кичинекей, кээ бирлери чоң. Ошентип, эгерде диэлектрикалык бекемдиги чоң болгон диэлектрик колдонулса, кармалып турган электр талаасы чоңураак жана кармалып турган чыңалуу да чоңураак болот. Эгерде электр талаасы жана өткөргүчтүн эки пластинасы же барактары тарабынан пайда болгон электр чыңалуу чоң болсо, өткөргүч пластинасы тарабынан кабыл алынуучу электр зарядынын көлөмү ошончолук чоң болот. Өткөргүч пластинасынын ичинде канчалык көп заряд болсо, конденсатордун сыйымдуулугу ошончолук чоң болот.
