Диэлектрик

Хэрэв хоёр хавтан/дамжуулагчийн хуудас бие биедээ хүрэхгүй бол цахилгаан цэнэг нэг дамжуулагчаас нөгөөд шилжихгүй бол конденсатор ажиллаж чадна. Үүнтэй адил цахилгаан цэнэг дамжуулагчаас агаарт шилжихээс сэргийлэхийн тулд хоёр дамжуулагчийн хоорондох зай вакуум байх ёстой. Зэрэгцээ хавтантай конденсаторуудын тухай нийтлэлд багтаамжийн талаар хэлэлцсэн. Зэрэгцээ хавтан конденсаторууд Хоёр хавтан нь вакуумаар тусгаарлагдсан байдаг. Вакуум дахь конденсаторын багтаамж нь хязгаарлагдмал тул багтаамжийг нэмэгдүүлэхийн тулд хоёр хавтан/хуудасны хооронд дамжуулагч байрлуулдаг. диэлектрик.

Диэлектрик гэдэг нь конденсаторын хоёр дамжуулагч хавтанг тусгаарладаг тусгаарлагч юм. Тусгаарлагч гэдэг нь хуванцар, шил, цаас, мод гэх мэт цахилгаан дамжуулах чадваргүй материал юм. Диэлектрикийн үүрэг бол багтаамжийг нэмэгдүүлэх, конденсатор нь их хэмжээний цахилгаан цэнэг болон потенциал энергийг хадгалах боломжийг олгодог.

Хоёр дамжуулагч хавтангийн хоорондох цахилгаан потенциал буурдаг тул диэлектрик нь багтаамжийг нэмэгдүүлдэг.

Хоёр хавтан/дамжуулагчийн хуудасны хооронд диэлектрик байрлуулсны дараа конденсаторын багтаамж яагаад нэмэгддэг вэ? Энэ асуултын хариултыг олохын тулд эхлээд хичээлийг санаарай Цахилгаан цэнэгЦахилгаан цэнэгүүд бие биенээ түлхдэг шиг, харин цахилгаан цэнэгүүд бие биенээ татдаг шиг. Жишээлбэл, эерэг цэнэгүүд бие биенээ татдаг. Диэлектрик 1сөрөг цэнэгтэй боловч эерэг цэнэгээр түлхдэг. Тэгвэл яагаад сөрөг цэнэгтэй хуванцар нь цахилгаан цэнэггүй жижиг цаасны хэсгүүдийг татаж чаддаг вэ? Энэ нь цаасны хэсгүүд цэнэгийн туйлшралыг мэдэрдэгтэй холбоотой юм. Цаас гэх мэт тусгаарлагч материалын электронууд нь дамжуулагч материалын электронууд шиг чөлөөтэй хөдөлж чадахгүй. Тиймээс сөрөг цэнэгтэй хуванцарыг цаасны хэсгүүдэд ойртуулахад атомуудтай холбогдсон электронууд сөрөг цэнэгтэй хуванцараас түлхэгдэж, цаасан дээрх сөрөг цэнэг ба эерэг цэнэгийн туйлшрал үүсдэг. Цаасан дээрх сөрөг цэнэг нь хуванцараас хол зайд байрладаг бол цаасан дээрх эерэг цэнэг нь хуванцартай ойрхон байдаг. Цаашилбал, хуванцар дээрх сөрөг цэнэг нь хөнгөн цаас хуванцартай ойртох хүртэл цаасны хэсгүүд дээрх эерэг цэнэгийг татдаг.

МӨН УНШИХ  Цахилгаан соронзон долгионы энергийн талаарх жишээ асуултууд

Цаасан дээр явагддаг туйлшралын процесс буюу цэнэгийн туйлшрал нь диэлектрикт явагддаг цэнэгийн туйлшралтай төстэй юм. Жишээлбэл, зүүн талын зурагт үзүүлсэнчлэн, эхэндээ зөвхөн хоёр цахилгаан цэнэгтэй дамжуулагч хавтан байдаг. Зүүн хавтан нь эерэг цэнэгтэй, харин баруун хавтан нь сөрөг цэнэгтэй тул цахилгаан орны чиглэл зүүнээс баруун тийш байна.

Диэлектрикийг хоёр дамжуулагч хавтангийн хооронд байрлуулсны дараа зүүн хавтан дээрх эерэг цэнэг нь ойролцоох диэлектрик гадаргуу дээрх электронуудыг татаж, баруун хавтан дээрх сөрөг цэнэг нь ойролцоох диэлектрик гадаргуу дээрх электронуудыг түлхдэг. Тусгаарлагч болох диэлектрик дэх электронууд нь дамжуулагч дахь электронууд шиг чөлөөтэй хөдөлдөггүй. Тиймээс электронууд атомуудтай холбогдсон хэвээр байгаа боловч зураг дээр үзүүлсэн шиг сөрөг цэнэгтэй электронууд болон эерэг цэнэгтэй протонуудын туйлшрал үүсдэг. Диэлектрик атомуудын баруун талд эерэг цэнэг, диэлектрик атомуудын зүүн талд сөрөг цэнэг байгаа нь баруунаас зүүн тийш чиглэсэн цахилгаан орон үүсгэж, улмаар зүүнээс баруун тийш чиглэсэн дамжуулагч хавтан дээрх цахилгаан цэнэгээс үүссэн цахилгаан оронг сулруулдаг. Тиймээс цахилгаан орон нь хоёр хавтан/дамжуулагчийн хуудас дээрх цахилгаан цэнэг буурснаас бус, харин эсрэг чиглэлд байгаа диэлектрикт цахилгаан орон үүссэнээс болж буурдаг. Диэлектрикийг салгахад хоёр хавтан/дамжуулагчийн хуудас дээрх цахилгаан цэнэгээс үүссэн цахилгаан орны хүч анхны төлөвтөө эргэн ордог.

МӨН УНШИХ  Дууны долгионы томъёо

Диэлектрик 2Хэрэв хоёр дамжуулагч хавтан дээрх цахилгаан цэнэгээс үүссэн цахилгаан орны хүч буурвал цахилгаан орны улмаас хоёр дамжуулагч хавтан хоорондох цахилгаан потенциал мөн буурна.Диэлектрик 3 Цахилгаан нь E = V / d тэгшитгэлд заасанчлан цахилгаан потенциалтай шууд пропорциональ бөгөөд энд E = цахилгаан орон, V = цахилгаан потенциал ба d = хоёр хавтангийн хоорондох зай юм. Хэрэв өмнө нь диэлектрик байсан бол цахилгаан потенциал нь V байсан.o Тиймээс диэлектрик үүссэний дараа цахилгаан потенциал нь K хүчин зүйлээр V болж буурдаг. Математикийн хувьд, Vo = KV эсвэл V = Vo / K эсвэл K = Vo / V, энд K = диэлектрик тогтмол. Vo > V байхаар K>1 болно.
Хоёр хавтан/дамжуулагчийн хуудас дээрх цахилгаан цэнэгийн хэмжээ өөрчлөгдөхгүй тул цэнэгийн эцсийн хэмжээ нь анхны цэнэгийн хэмжээтэй ижил байна (Q = Q) гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй.o). Конденсаторын багтаамжийн өөрчлөлтийг дараах томъёогоор тооцоолно.

Диэлектрик 4

Томъёоны тайлбар: C = эцсийн багтаамж, Co = анхны багтаамж, Q = эцсийн цэнэг, Qo = анхны цэнэг, V = эцсийн потенциал, Vo = анхны потенциал, K = диэлектрик тогтмол

Дээрх тэгшитгэл дээр үндэслэн анхны багтаамж (C) гэж дүгнэсэн.o) нь бага байхад эцсийн багтаамж (C) нь их байна. Багтаамж нь K дахин нэмэгддэг бөгөөд энд K нь диэлектрик тогтмол юм. Тусгаарлагч материал бүрийн диэлектрик тогтмол утга нь харилцан адилгүй байдаг. Диэлектрик тогтмол (K) нь диэлектрик ашиглах үеийн конденсаторын багтаамжийг диэлектрик ашиглаагүй үеийн конденсаторын багтаамжтай харьцуулсны үр дүн юм.

Хоёр дамжуулагч хавтангийн хоорондох зай багасдаг тул диэлектрик нь багтаамжийг нэмэгдүүлдэг.

Диэлектрикийн өөр нэг үүрэг бол хоёр дамжуулагчийн хавтангийн хоорондох зайг (d) багасгах явдал юм. Ингэснээр хоёр дамжуулагчийн хавтан/хуудасны хоорондох цахилгаан орон (E) ба цахилгаан хүчдэл (V) E = V / d тэгшитгэлээр нэмэгдэнэ. Хэрэв хоёр хавтан/хуудасны хоорондох цахилгаан орон ба цахилгаан хүчдэл нэмэгдвэл конденсаторын багтаамж нэмэгдэнэ.
Хэрэв тухайн конденсатор нь зэрэгцээ хавтан бол түүний багтаамжийг дараах томъёогоор тооцоолно.

МӨН УНШИХ  Долгионы хөндлөнгийн оролцоо

Диэлектрик 5

Дээрх хоёр томъёонд үндэслэн хоёр хавтан/дамжуулагчийн хуудасны хоорондох зайг (d) багасгах замаар зэрэгцээ хавтантай конденсаторын багтаамжийг (C) нэмэгдүүлж болно гэж дүгнэж болно.

Конденсаторын диэлектрик бат бэх нэмэгддэг тул диэлектрик нь багтаамжийг нэмэгдүүлдэг.

Диэлектрикууд нь маш хүчтэй цахилгаан орон дээр байрлуулахад эвдрэлд ордог тусгаарлагч материалаар хийгдсэн байдаг. Цахилгаан орон маш хүчтэй байх үед электронууд атомуудаас салж, эдгээр электронууд бусад атомуудын электронуудтай мөргөлдөж, диэлектрик дотор электрон урсгал үүсгэдэг үед диэлектрик эвдрэл үүсдэг. Өөрөөр хэлбэл, диэлектрик эвдрэл нь цахилгаан тусгаарлагч болох диэлектрикийг цахилгаан дамжуулагч болгодог.

Гэмтлээс зайлсхийхийн тулд тодорхой тусгаарлагч материалаар хийгдсэн диэлектрик бүр тэсвэрлэх хамгийн их цахилгаан орны утгатай байдаг бөгөөд үүнийг диэлектрик бат бэх гэж нэрлэдэг. Тусгаарлагч материалын диэлектрик бат бэх нь агаарын диэлектрик бат бэхээс их бөгөөд тусгаарлагч материал бүр өөр өөр диэлектрик бат бэхтэй байдаг бөгөөд зарим нь жижиг, зарим нь том байдаг. Тиймээс хэрэв диэлектрик бат бэх өндөртэй диэлектрик ашиглавал барьж болох цахилгаан орон их, барьж болох цахилгаан хүчдэл мөн их байна. Хэрэв хоёр хавтан/дамжуулагчийн хуудаснаас үүссэн цахилгаан орон ба цахилгаан хүчдэл их байвал дамжуулагчийн хавтангаар даах цахилгаан цэнэгийн хэмжээ их байна. Дамжуулагчийн хавтан дээр цэнэг их байх тусам конденсаторын багтаамж их байна.

 

Сэтгэгдэл үлдээх