Dielektrik

Kapasitor boleh berfungsi jika kedua-dua plat/kepingan konduktor tidak bersentuhan antara satu sama lain supaya cas elektrik tidak berpindah dari satu konduktor ke konduktor yang lain. Begitu juga, untuk mengelakkan cas elektrik daripada berpindah dari konduktor ke udara, ruang antara kedua-dua konduktor mestilah vakum. Dalam artikel tentang kapasitor plat selari, kapasitans telah dibincangkan. Kapasitor plat selari Kedua-dua plat dipisahkan oleh vakum. Kapasitans kapasitor dalam vakum mempunyai batasan, jadi untuk meningkatkan kapasitans, konduktor diletakkan di antara dua plat/kepingan. dielektrik.

Dielektrik ialah penebat yang memisahkan dua plat pengalir kapasitor. Penebat ialah bahan yang tidak boleh mengalirkan elektrik, seperti plastik, kaca, kertas atau kayu. Fungsi dielektrik adalah untuk meningkatkan kapasitans, membolehkan kapasitor menyimpan sejumlah besar cas elektrik dan tenaga keupayaan.

Dielektrik meningkatkan kapasitans kerana potensi elektrik antara dua plat pengalir berkurangan.

Mengapakah kapasitans kapasitor meningkat selepas dielektrik diletakkan di antara dua plat/kepingan konduktor? Untuk mengetahui jawapan kepada soalan ini, ingatlah dahulu pelajaran tentang Cas elektrikSeperti cas elektrik yang menolak antara satu sama lain manakala cas elektrik yang tidak berbeza menarik antara satu sama lain. Contohnya, cas positif menarik antara satu sama lain. Dielektrik 1dengan cas negatif, tetapi menolak dengan cas positif. Jadi mengapa plastik yang bercas negatif boleh menarik kepingan kertas kecil yang tidak bercas elektrik? Ini berlaku kerana kepingan kertas mengalami pengkutuban cas. Elektron dalam bahan penebat seperti kertas tidak boleh bergerak bebas seperti elektron dalam bahan pengalir. Jadi apabila plastik yang bercas negatif dibawa dekat dengan kepingan kertas, elektron yang terikat pada atom ditolak menjauhi plastik yang bercas negatif, mengakibatkan pengkutuban cas negatif dan cas positif pada kertas. Cas negatif pada kertas lebih jauh dari plastik, manakala cas positif pada kertas lebih dekat dengan plastik. Tambahan pula, cas negatif pada plastik menarik cas positif pada kepingan kertas sehingga kertas yang lebih ringan bergerak lebih dekat dengan plastik.

BACA JUGA  Contoh Soalan Membincangkan Tenaga Gelombang Elektromagnet

Proses pengkutuban, atau pengkutuban cas, yang berlaku dalam sehelai kertas adalah serupa dengan pengkutuban cas yang berlaku dalam dielektrik. Seperti yang ditunjukkan dalam imej di sebelah kiri, sebagai contoh, pada mulanya hanya terdapat dua plat konduktor yang bercas elektrik. Plat kiri bercas positif, manakala plat kanan bercas negatif, jadi arah medan elektrik adalah dari kiri ke kanan.

Selepas dielektrik diletakkan di antara dua plat konduktor, cas positif pada plat kiri menarik elektron pada permukaan dielektrik berdekatan, dan cas negatif pada plat kanan menolak elektron pada permukaan dielektrik berdekatan. Elektron dalam dielektrik, yang merupakan penebat, tidak bebas bergerak seperti elektron dalam konduktor. Oleh itu, elektron kekal terikat pada atom, tetapi terdapat pengkutuban elektron bercas negatif dan proton bercas positif, seperti yang ditunjukkan dalam gambar. Kehadiran cas positif di sebelah kanan atom dielektrik dan cas negatif di sebelah kiri atom dielektrik menghasilkan medan elektrik yang diarahkan dari kanan ke kiri, sekali gus melemahkan medan elektrik yang dihasilkan oleh cas elektrik pada plat konduktor yang diarahkan dari kiri ke kanan. Jadi medan elektrik berkurangan bukan kerana cas elektrik pada dua plat/kepingan konduktor berkurangan tetapi kerana medan elektrik muncul dalam dielektrik yang berada dalam arah yang bertentangan. Apabila dielektrik dikeluarkan, kekuatan medan elektrik yang dihasilkan oleh cas elektrik pada dua plat/kepingan konduktor kembali kepada keadaan asalnya.

BACA JUGA  Formula gelombang bunyi

Dielektrik 2Jika kekuatan medan elektrik yang dihasilkan oleh cas elektrik pada dua plat konduktor berkurangan, maka keupayaan elektrik antara dua plat konduktor juga berkurangan disebabkan oleh medan elektrik.Dielektrik 3 Elektrik adalah berkadar terus dengan potensi elektrik seperti yang dinyatakan dalam persamaan E = V / d, di mana E = medan elektrik, V = potensi elektrik dan d = jarak antara kedua-dua plat. Jika sebelum ini terdapat dielektrik, potensi elektrik ialah Vo Jadi selepas terdapat dielektrik, potensi elektrik dikurangkan kepada V dengan faktor K. Secara matematik, Vo = KV atau V = Vo / K atau K = Vo / V, di mana K = pemalar dielektrik. Vo > V supaya K>1.
Perlu diingatkan bahawa jumlah cas elektrik pada kedua-dua plat/kepingan konduktor tidak berubah supaya jumlah cas akhir adalah sama dengan jumlah cas awal (Q = QoPerubahan dalam kapasitans kapasitor dikira menggunakan formula berikut:

Dielektrik 4

Huraian formula: C = kapasitans akhir, Co = kapasitans awal, Q = cas akhir, Qo = cas awal, V = potensi akhir, Vo = potensi awal, K = pemalar dielektrik

Berdasarkan persamaan di atas, disimpulkan bahawa kapasitans awal (Co) adalah lebih kecil manakala kapasitans akhir (C) adalah lebih besar. Kapasitans meningkat sebanyak faktor K, dengan K ialah pemalar dielektrik. Nilai pemalar dielektrik setiap bahan penebat berbeza-beza. Pemalar dielektrik (K) ialah hasil perbandingan kapasitans kapasitor apabila menggunakan dielektrik dengan kapasitans kapasitor apabila tidak menggunakan dielektrik.

Dielektrik meningkatkan kapasitans kerana jarak antara dua plat pengalir berkurang.

Satu lagi fungsi dielektrik adalah untuk mengurangkan jarak (d) antara dua plat konduktor supaya medan elektrik (E) dan voltan elektrik (V) antara dua plat/kepingan konduktor meningkat seperti yang dinyatakan oleh persamaan E = V / d. Jika medan elektrik dan voltan elektrik antara dua plat/kepingan meningkat maka kapasitans kapasitor meningkat.
Jika kapasitor yang dimaksudkan ialah plat selari, maka kapasitansnya dikira menggunakan formula berikut:

BACA JUGA  Gangguan Gelombang

Dielektrik 5

Berdasarkan dua formula di atas, dapat disimpulkan bahawa kapasitans (C) kapasitor plat selari boleh ditingkatkan dengan mengurangkan jarak antara dua plat/kepingan konduktor (d).

Dielektrik meningkatkan kapasitans kerana kekuatan dielektrik kapasitor meningkat.

Dielektrik diperbuat daripada bahan penebat yang, apabila diletakkan dalam medan elektrik yang sangat kuat, akan mengalami kerosakan. Kerosakan dielektrik berlaku apabila medan elektrik begitu kuat sehingga menyebabkan elektron tercabut daripada atom, di mana elektron ini berlanggar dengan elektron dalam atom lain, menyebabkan aliran elektron dalam dielektrik. Dalam erti kata lain, kerosakan dielektrik menyebabkan dielektrik, iaitu penebat elektrik, menjadi konduktor elektrik.

Untuk mengelakkan kerosakan, setiap dielektrik yang diperbuat daripada bahan penebat tertentu mempunyai nilai medan elektrik maksimum yang boleh ditahannya, yang dipanggil kekuatan dielektrik. Kekuatan dielektrik bahan penebat adalah lebih besar daripada kekuatan dielektrik udara dan setiap bahan penebat mempunyai kekuatan dielektrik yang berbeza, ada yang kecil dan ada yang besar. Jadi jika dielektrik dengan kekuatan dielektrik yang besar digunakan, medan elektrik yang boleh dipegang adalah lebih besar dan voltan elektrik yang boleh dipegang juga lebih besar. Jika medan elektrik dan voltan elektrik yang dihasilkan oleh dua plat/kepingan konduktor adalah lebih besar, jumlah cas elektrik yang boleh ditampung oleh plat konduktor adalah lebih besar. Lebih banyak cas yang terdapat dalam plat konduktor, lebih besar kapasitans kapasitor.

 

Tinggalkan komen