Диэлектрик изоляторест, ки ду пластина ё варақи ноқили конденсаторро аз ҳам ҷудо мекунад. Изоляторҳо маводе мебошанд, ки ҷараёни электрикиро гузаронида наметавонанд, масалан, пластикӣ, шиша, коғаз ё чӯб. Вазифаи диэлектрик зиёд кардани иқтидор аст, то конденсатор заряди электрикии бештар ва энергияи потенсиали электрикиро нигоҳ дорад.
Конденсатор метавонад кор кунад , агар ҳарду лавҳаи ноқил ба ҳамдигар нарасанд, то ки заряди электрикӣ аз як ноқил ба ноқили дигар нагузарад. Ба ҳамин монанд, барои он ки заряди электрикӣ аз ноқил ба ҳаво нагузарад, фосилаи байни ду ноқил бояд вакуум бошад. Дар мавзӯи лавҳаи параллелӣ, конденсатор иқтидори конденсаторҳои лавҳаи параллелӣ, ки бо вакуум ҷудо карда шудаанд, баррасӣ шудааст. Иқтидори конденсатор дар вакуум маҳдудиятҳо дорад, аз ин рӯ, барои зиёд кардани иқтидор, диэлектрикро байни ду лавҳа ҷойгир кунед.
Диэлектрик сиғимро зиёд мекунад, зеро потенсиали электрикӣ байни ду лавҳаи ноқил кам мешавад
Чаро иқтидори конденсатор пас аз ҷойгир кардани диэлектрик байни ду пластина ё варақ зиёд мешавад? Барои ёфтани ҷавоб ба ин савол, аввал дарсро дар бораи заряди электрикӣ ба ёд оред. Мисли зарядҳои электрикӣ якдигарро тела медиҳанд, дар ҳоле ки бар хилофи зарядҳои электрикӣ якдигарро ҷалб мекунанд. Масалан, заряди мусбат заряди манфиро ҷалб мекунад, аммо заряди мусбатро дафъ мекунад. Пас, чаро пластикҳои заряди манфӣ метавонанд пораҳои хурди коғазро, ки заряди электрикӣ надоранд, ҷалб кунанд? Ин аз он сабаб рух медиҳад, ки порчаи коғаз поляризатсияи зарядро аз сар мегузаронад.
Электронҳо дар маводҳои изолятсиякунанда, ба монанди коғаз, наметавонанд озодона мисли электронҳо дар маводҳои ноқил ҳаракат кунанд. Пас, вақте ки пластики зарядноки манфӣ ба пораи коғаз наздик карда мешавад, электронҳое, ки ба атом пайвастанд, аз пластики зарядноки манфӣ дур карда мешаванд. Ҳамин тариқ, поляризатсияи заряди манфӣ ва заряди мусбат дар коғаз ба амал меояд. Заряди манфӣ дар коғаз аз пластик дуртар аст, дар ҳоле ки заряди мусбат дар коғаз масофа ба пластик наздиктар аст. Сипас, заряди манфӣ дар пластик заряди мусбатро дар пораи коғаз то он даме ки коғаз ба пластик наздиктар шавад, мекашад.
Раванди поляризатсияи заряд, ки дар пораҳои коғаз ба амал меояд, ба поляризатсияи заряде, ки дар диэлектрик ба амал меояд, монанд аст. Масалан, тавре ки дар расми тарафи чап нишон дода шудааст, дар аввал танҳо ду пораи ноқилҳои барқӣ мавҷуд буданд. Пластинаи чап мусбат заряднок аст, дар ҳоле ки пластинаи рост манфӣ заряднок аст, то самти майдони электрикӣ аз чап ба рост бошад.
Пас аз он ки диэлектрик байни ду лавҳаи ноқил ҷойгир карда мешавад, заряди мусбат дар лавҳаи чап электронҳоро дар сатҳи диэлектрикии наздик мекашад. Ҳамчунин, заряди манфӣ дар лавҳаи рост электронҳоро дар сатҳи диэлектрикии наздик тела медиҳад. Электронҳо дар диэлектрик, ки изолятор аст, мисли электронҳо дар ноқил озодона ҳаракат карда наметавонанд. Аз ин рӯ, электронҳо ба атом пайваст боқӣ мемонанд, аммо поляризатсияи электронҳои заряди манфӣ ва протонҳои заряди мусбат ба амал меояд, чунон ки дар расм нишон дода шудааст.
Мавҷудияти заряди мусбат дар тарафи рости атомҳои диэлектрикӣ ва заряди манфӣ дар тарафи чапи атомҳои диэлектрикӣ боиси пайдоиши майдони электрикӣ мегардад, ки аз рост ба чап ҷойгир аст ва майдони электрикиро, ки аз заряди электрикӣ дар лавҳаи ноқил, ки аз чап ба рост ҷойгир аст, ба вуҷуд меорад, суст мекунад. Пас, майдони электрикӣ на аз сабаби кам шудани заряди электрикӣ дар ду лавҳа/варақи ноқил, балки аз сабаби пайдо шудани майдони электрикӣ дар диэлектрикӣ дар самти муқобил коҳиш меёбад. Агар диэлектрик раҳо шавад, қувваи майдони электрикӣ, ки аз ҷониби заряди электрикӣ дар ду лавҳа ё варақи ноқил ба вуҷуд омадааст, ба ҳолати муқаррарӣ бармегардад.
If
Қувваи майдони электрикӣ, ки аз заряди электрикӣ дар ҳарду лавҳаи ноқил ба вуҷуд меояд, кам мешавад, потенсиали электрикӣ байни ду лавҳаи ноқил низ кам мешавад. Азбаски майдони электрикӣ мустақиман ба потенсиали электрикӣ мутаносиб аст, чунон ки дар муодилаи E = V / d зикр шудааст, ки дар он E = майдони электрикӣ, V = потенсиали электрикӣ ва d = масофа байни ду лавҳа. Агар пеш аз диэлектрик потенсиали электрикӣ вуҷуд дошта бошад, пас пас аз диэлектрик, потенсиали электрикӣ бо омили K ба V кам карда мешавад.
Аз нигоҳи математикӣ, Vo = KV ё V = Vo / K ё K = Vo / V, ки дар он K = доимии диэлектрикӣ аст. Vo> V, то ки K> 1 бошад.
Лутфан қайд кунед, ки миқдори заряди электрикӣ дар ҳарду пластина ё варақаҳои ноқилҳо тағйир намеёбад, то миқдори заряди ниҳоӣ ба миқдори заряди ибтидоӣ баробар бошад (Q = Qo). Тағйирёбии иқтидори конденсатор бо чунин роҳ ҳисоб карда мешавад:
C = иқтидори ниҳоӣ, Co = иқтидори ибтидоӣ, Q = заряди ниҳоӣ, Qo = заряди ибтидоӣ, V = потенсиали ниҳоӣ, Vo = потенсиали ибтидоӣ, K = доимии диэлектрикӣ
Бар асоси муодилаи дар боло овардашуда, хулоса бароварда мешавад, ки иқтидори ибтидоӣ (Co) хурдтар аст, дар ҳоле ки иқтидори ниҳоӣ (C) калонтар аст. Иқтидор ба як маротиба K меафзояд, ки дар он K доимии диэлектрикӣ аст. Қимати доимии диэлектрикии ҳар як маводи изолятсиякунанда фарқ мекунад. Доимии диэлектрикӣ (K) натиҷаи таносуби иқтидори конденсатор ҳангоми истифодаи диэлектрик ба иқтидори конденсатор ҳангоми истифодаи диэлектрик мебошад.
Иқтидори диэлектрикӣ меафзояд, зеро масофаи байни ду лавҳаи ноқил кам мешавад
Вазифаи дигари диэлектрикӣ кам кардани масофа (d) байни ду лавҳаи ноқил мебошад. Ҳамин тариқ, майдони электрикӣ (E) ва шиддати электрикӣ (V) байни ду лавҳа ё варақаҳои ноқилҳо зиёд мешаванд, чунон ки дар муодилаи E = V / d нишон дода шудааст. Агар майдони электрикӣ ва шиддати электрикӣ байни ду лавҳа ё варақ зиёд шаванд, иқтидори конденсатор меафзояд.
Агар конденсаторҳои мавриди назар мувозӣ бошанд, иқтидор бо истифода аз формулаи зерин ҳисоб карда мешавад:
Бар асоси ду формулаи дар боло овардашуда, метавон хулоса кард, ки иқтидори конденсаторҳои пластинаи параллелӣ (C)-ро бо кам кардани масофа байни ду пластина ё варақаҳои ноқил (d) зиёд кардан мумкин аст.
Иқтидори диэлектрикӣ меафзояд, зеро иқтидори конденсатор меафзояд
Диэлектрик аз маводи изолятсия сохта шудааст, ки агар он дар майдони пурқуввати барқӣ қарор дошта бошад, вайрон мешавад. Зарари диэлектрикӣ вақте рух медиҳад, ки майдони барқӣ он қадар қавӣ бошад, ки метавонад электронҳоро аз атом дур кунад, сипас электронҳо ба электронҳо ба атомҳои дигар бархӯрда, ҷараёни электронҳо дар диэлектрик ба амал меояд. Ба ибораи дигар, зарари диэлектрикӣ боиси табдил ёфтани диэлектрик, ки изолятори барқӣ аст, ба ноқили барқӣ мегардад.
Барои пешгирӣ аз осеб, ҳар як диэлектрик, ки аз маводи муайяни изолятсия сохта шудааст, арзиши максималии майдони электрикиро дорад, ки онро қувваи диэлектрикӣ меноманд. Қувваи диэлектрикии маводи изолятсия аз қувваи диэлектрикии ҳаво зиёдтар аст ва ҳар як маводи изолятсия қувваи диэлектрикии гуногун дорад, баъзеҳо хурд ва баъзеҳо калон мебошанд. Аз ин рӯ, агар диэлектрик бо қувваи диэлектрикии калон истифода шавад, майдони электрикие, ки нигоҳ дошта мешавад, зиёдтар аст ва шиддате, ки нигоҳ дошта мешавад, низ зиёдтар аст. Агар майдони электрикӣ ва шиддати электрикие, ки аз ҷониби ду пластина ё варақаҳои ноқил тавлид мешавад, зиёдтар бошад, миқдори заряди электрикие, ки пластинаи ноқил метавонад ҷойгир кунад, зиёдтар аст. Ҳар қадар заряди дар дохили пластинаи ноқил зиёдтар бошад, иқтидори конденсатор ҳамон қадар зиёдтар аст.
