Dielektri

Kapaza inaweza kufanya kazi ikiwa sahani/shuka mbili za kondakta hazigusani ili chaji ya umeme isihamie kutoka kwa kondakta mmoja hadi mwingine. Vile vile, ili kuzuia chaji ya umeme isihamie kutoka kwa kondakta hadi hewani, nafasi kati ya kondakta hizo mbili lazima iwe utupu. Katika makala kuhusu kapaza sambamba za sahani, uwezo ulijadiliwa. Vipokezi vya sahani sambamba Sahani hizo mbili zimetenganishwa na utupu. Uwezo wa capacitor katika utupu una mapungufu, kwa hivyo ili kuongeza uwezo, kondakta huwekwa kati ya sahani/shuka hizo mbili. dielektri.

Dielectric ni kihami kinachotenganisha sahani mbili za upitishaji wa capacitor. Kihami ni nyenzo ambayo haiwezi kutoa umeme, kama vile plastiki, glasi, karatasi, au mbao. Kazi ya dielectric ni kuongeza uwezo, ikiruhusu capacitor kuhifadhi kiasi kikubwa cha chaji ya umeme na nishati inayowezekana.

Dielectrics huongeza uwezo kwa sababu uwezo wa umeme kati ya sahani mbili za upitishaji hupunguzwa.

Kwa nini uwezo wa capacitor huongezeka baada ya dielectric kuwekwa kati ya sahani/shuka mbili za kondakta? Ili kupata jibu la swali hili, kwanza kumbuka somo kuhusu Chaji ya umemeKama vile chaji za umeme hurudishana huku tofauti na chaji za umeme zikivutiana. Kwa mfano, chaji chanya huvutiana. Dielektri 1yenye chaji hasi, lakini ikirudisha nyuma ikiwa na chaji chanya. Kwa nini basi plastiki yenye chaji hasi inaweza kuvutia vipande vidogo vya karatasi ambavyo havijachajiwa kielektroniki? Hii hutokea kwa sababu vipande vya karatasi hupata upolarishaji wa chaji. Elektroni katika vifaa vya kuhami joto kama vile karatasi haziwezi kusogea kwa uhuru kama elektroni katika vifaa vya kuendeshea. Kwa hivyo, plastiki yenye chaji hasi inapoletwa karibu na vipande vya karatasi, elektroni zilizofungwa kwenye atomi huondolewa kutoka kwa plastiki yenye chaji hasi, na kusababisha upolarishaji wa chaji hasi na chaji chanya kwenye karatasi. Chaji hasi kwenye karatasi iko mbali zaidi na plastiki, huku chaji chanya kwenye karatasi ikiwa karibu na plastiki. Zaidi ya hayo, chaji hasi kwenye plastiki huvutia chaji chanya kwenye vipande vya karatasi hadi karatasi nyepesi isonge karibu na plastiki.

SOMA PIA  Mifano ya Maswali Yanayojadili Nishati ya Mawimbi ya Sumaku-sumaku

Mchakato wa upolarishaji, au upolarishaji wa chaji, unaotokea kwenye karatasi ni sawa na upolarishaji wa chaji unaotokea kwenye dielektriki. Kama inavyoonyeshwa kwenye picha upande wa kushoto, kwa mfano, mwanzoni kulikuwa na sahani mbili tu za kondakta zenye chaji ya umeme. Bamba la kushoto lina chaji chanya, huku bamba la kulia likiwa na chaji hasi, kwa hivyo mwelekeo wa uwanja wa umeme ni kutoka kushoto kwenda kulia.

Baada ya dielektriki kuwekwa kati ya sahani mbili za kondakta, chaji chanya kwenye bamba la kushoto huvutia elektroni kwenye uso wa dielektriki ulio karibu, na chaji hasi kwenye bamba la kulia hurudisha elektroni kwenye uso wa dielektriki ulio karibu. Elektroni kwenye dielektriki, ambayo ni kihami, haziwezi kusonga kama elektroni kwenye kondakta. Kwa hivyo, elektroni hubaki zimefungwa kwenye atomi, lakini kuna upolarishaji wa elektroni zenye chaji hasi na protoni zenye chaji chanya, kama inavyoonyeshwa kwenye picha. Uwepo wa chaji chanya upande wa kulia wa atomi za dielektriki na chaji hasi upande wa kushoto wa atomi za dielektriki huunda uwanja wa umeme unaoelekezwa kutoka kulia kwenda kushoto, na hivyo kudhoofisha uwanja wa umeme unaotokana na chaji ya umeme kwenye bamba la kondakta unaoelekezwa kutoka kushoto kwenda kulia. Kwa hivyo uwanja wa umeme hupungua si kwa sababu chaji ya umeme kwenye sahani mbili/karatasi za kondakta hupungua bali kwa sababu uwanja wa umeme unaonekana kwenye dielektriki ulio upande mwingine. Wakati dielektriki inapoondolewa, nguvu ya uwanja wa umeme inayotokana na chaji ya umeme kwenye sahani mbili/karatasi za kondakta hurudi katika hali yake ya awali.

SOMA PIA  Fomula ya wimbi la sauti

Dielektri 2Ikiwa nguvu ya uwanja wa umeme unaotokana na chaji ya umeme kwenye sahani mbili za kondakta itapungua, basi uwezo wa umeme kati ya sahani mbili za kondakta pia hupungua kwa sababu ya uwanja wa umeme.Dielektri 3 Umeme una uwiano wa moja kwa moja na uwezo wa umeme kama ilivyoelezwa katika mlinganyo E = V / d, ambapo E = uwanja wa umeme, V = uwezo wa umeme na d = umbali kati ya sahani hizo mbili. Ikiwa hapo awali kulikuwa na dielectric, uwezo wa umeme ulikuwa Vo Kwa hivyo baada ya kuwa na dielectric, uwezo wa umeme hupunguzwa hadi V kwa kipengele cha K. Kihisabati, Vo = KV au V = Vo / K au K = Vo / V, ambapo K = kigezo cha dielektriki. Vo > V ili K>1.
Ikumbukwe kwamba kiasi cha chaji ya umeme kwenye sahani/karatasi zote mbili za kondakta hakibadiliki ili kiasi cha mwisho cha chaji kiwe sawa na kiasi cha awali cha chaji (Q = Q).oMabadiliko katika uwezo wa capacitor huhesabiwa kwa kutumia fomula ifuatayo:

Dielektri 4

Maelezo ya fomula: C = uwezo wa mwisho, Co = uwezo wa awali, Q = chaji ya mwisho, Qo = chaji ya awali, V = uwezo wa mwisho, Vo = uwezo wa awali, K = kigezo cha dielektriki

Kulingana na mlinganyo hapo juu, imehitimishwa kwamba uwezo wa awali (Co) ni ndogo huku uwezo wa mwisho (C) ukiwa mkubwa zaidi. Uwezo huongezeka kwa kipengele cha K, ambapo K ni kigezo cha dielectric. Thamani ya kigezo cha dielectric ya kila nyenzo ya kuhami joto hutofautiana. Kigezo cha dielectric (K) ni matokeo ya kulinganisha uwezo wa capacitor wakati wa kutumia dielectric na uwezo wa capacitor wakati hautumii dielectric.

Dielectrics huongeza uwezo kwa sababu umbali kati ya sahani mbili za kuendeshea umeme hupunguzwa.

Kazi nyingine ya dielektriki ni kupunguza umbali (d) kati ya sahani mbili za kondakta ili uwanja wa umeme (E) na volteji ya umeme (V) kati ya sahani/karatasi mbili za kondakta ziongezeke kama ilivyoelezwa na mlinganyo E = V / d. Ikiwa uwanja wa umeme na volteji ya umeme kati ya sahani/karatasi mbili zinaongezeka basi uwezo wa capacitor huongezeka.
Ikiwa capacitor husika ni sahani sambamba, basi uwezo wake huhesabiwa kwa kutumia fomula ifuatayo:

SOMA PIA  Kuingiliwa kwa Mawimbi

Dielektri 5

Kulingana na fomula mbili hapo juu, inaweza kuhitimishwa kwamba uwezo (C) wa capacitor ya sahani sambamba unaweza kuongezeka kwa kupunguza umbali kati ya sahani mbili/shuka za kondakta (d).

Dielectrics huongeza uwezo kwa sababu nguvu ya dielectric ya capacitor huongezeka.

Dielektriki hutengenezwa kwa nyenzo za kuhami joto ambazo, zikiwekwa kwenye uwanja wenye nguvu sana wa umeme, zitaharibika. Kuharibika kwa dielektriki hutokea wakati uwanja wa umeme unapokuwa na nguvu sana kiasi kwamba husababisha elektroni kuondolewa kutoka kwa atomi, ambapo elektroni hizi hugongana na elektroni katika atomi zingine, na kusababisha mtiririko wa elektroni ndani ya dielektriki. Kwa maneno mengine, kuharibika kwa dielektriki husababisha dielektriki, ambayo ni kihami joto cha umeme, kuwa kondakta wa umeme.

Ili kuepuka uharibifu, kila dielektriki iliyotengenezwa kwa nyenzo fulani ya kuhami joto ina thamani ya juu zaidi ya uga wa umeme ambayo inaweza kuhimili, ambayo huitwa nguvu ya dielektriki. Nguvu ya dielektriki ya nyenzo ya kuhami joto ni kubwa kuliko nguvu ya dielektriki ya hewa na kila nyenzo ya kuhami joto ina nguvu tofauti ya dielektriki, baadhi ni ndogo na baadhi ni kubwa. Kwa hivyo ikiwa dielektriki yenye nguvu kubwa ya dielektriki inatumika, uga wa umeme unaoweza kushikiliwa ni mkubwa zaidi na volteji ya umeme inayoweza kushikiliwa pia ni kubwa zaidi. Ikiwa uga wa umeme na volteji ya umeme inayozalishwa na sahani/shuka mbili za kondakta ni kubwa zaidi, kiasi cha chaji ya umeme inayoweza kushikiliwa na bamba la kondakta ni kubwa zaidi. Chaji zaidi iliyo kwenye bamba la kondakta, ndivyo uwezo wa capacitor unavyoongezeka.

 

Acha maoni