Dielektriko

Maaaring gumana ang isang kapasitor kung ang dalawang plato/mga sheet ng konduktor ay hindi magkadikit upang ang karga ng kuryente ay hindi lumipat mula sa isang konduktor patungo sa isa pa. Gayundin, upang ang karga ng kuryente ay hindi lumipat mula sa konduktor patungo sa hangin, ang espasyo sa pagitan ng dalawang konduktor ay dapat na isang vacuum. Sa artikulo tungkol sa mga parallel plate capacitor, tinalakay ang capacitance ng isang parallel plate capacitor , kung saan ang dalawang plato ay pinaghihiwalay ng isang vacuum. Ang capacitance ng isang capacitor sa isang vacuum ay may mga limitasyon, kaya upang mapataas ang capacitance, isang dielectric ang inilalagay sa pagitan ng dalawang plato/mga sheet ng konduktor.

Ang dielectric ay isang insulator na naghihiwalay sa dalawang conducting plate ng isang capacitor. Ang insulator ay isang materyal na hindi maaaring maghatid ng kuryente, tulad ng plastik, salamin, papel, o kahoy. Ang tungkulin ng dielectric ay upang mapataas ang capacitance, na nagpapahintulot sa capacitor na mag-imbak ng malaking halaga ng electrical charge at potential energy.

Pinapataas ng mga dielectric ang kapasidad dahil nababawasan ang potensyal na elektrikal sa pagitan ng dalawang conducting plate.

Bakit tumataas ang kapasidad ng isang kapasitor pagkatapos mailagay ang isang dielectric sa pagitan ng dalawang plato/conductor sheet? Upang malaman ang sagot sa tanong na ito, tandaan muna ang aralin tungkol sa Karga ng kuryenteKung paanong ang mga kargang elektrikal ay nagtataboy sa isa't isa habang ang magkakaibang kargang elektrikal ay nag-aakit sa isa't isa. Halimbawa, ang mga positibong kargang elektrikal ay nag-aakit sa isa't isa. Dielektriko 1may negatibong karga, ngunit nagtataboy gamit ang positibong karga. Kung gayon, bakit nakakaakit ang negatibong karga na plastik ng maliliit na piraso ng papel na hindi naman kargado ng kuryente? Nangyayari ito dahil ang mga piraso ng papel ay nakakaranas ng polarisasyon ng karga. Ang mga electron sa mga insulating material tulad ng papel ay hindi malayang nakakagalaw tulad ng mga electron sa mga conducting material. Kaya kapag ang negatibong karga na plastik ay inilapit sa mga piraso ng papel, ang mga electron na nakakabit sa mga atomo ay naitataboy palayo sa negatibong karga na plastik, na nagreresulta sa polarisasyon ng negatibong karga at positibong karga sa papel. Ang negatibong karga sa papel ay mas malayo sa plastik, habang ang positibong karga sa papel ay mas malapit sa plastik. Bukod pa rito, ang negatibong karga sa plastik ay umaakit sa positibong karga sa mga piraso ng papel hanggang sa ang mas magaan na papel ay lumapit sa plastik.

Ang proseso ng polarisasyon, o polarisasyon ng karga, na nangyayari sa isang piraso ng papel ay katulad ng polarisasyon ng karga na nangyayari sa isang dielectric. Halimbawa, gaya ng ipinapakita sa larawan sa kaliwa, sa simula ay mayroon lamang dalawang electrically charged conductor plates. Ang kaliwang plate ay may positibong karga, habang ang kanang plate ay may negatibong karga, kaya ang direksyon ng electric field ay mula kaliwa papuntang kanan.

Matapos mailagay ang dielectric sa pagitan ng dalawang conductor plate, ang positibong karga sa kaliwang plate ay umaakit sa mga electron sa kalapit na dielectric surface, at ang negatibong karga sa kanang plate ay nagtataboy sa mga electron sa kalapit na dielectric surface. Ang mga electron sa dielectric, na isang insulator, ay hindi malayang gumagalaw tulad ng mga electron sa conductor. Samakatuwid, ang mga electron ay nananatiling nakagapos sa mga atomo, ngunit mayroong polarisasyon ng mga negatibong karga na electron at mga positibong karga na proton, tulad ng ipinapakita sa larawan. Ang pagkakaroon ng positibong karga sa kanang bahagi ng mga dielectric atom at isang negatibong karga sa kaliwang bahagi ng mga dielectric atom ay lumilikha ng isang electric field na nakadirekta mula kanan pakaliwa, sa gayon ay humihina ang electric field na nalilikha ng electric charge sa conductor plate na nakadirekta mula kaliwa pakanan. Kaya bumababa ang electric field hindi dahil bumababa ang electric charge sa dalawang plate/conductor sheet kundi dahil lumilitaw ang isang electric field sa dielectric na nasa kabaligtaran na direksyon. Kapag tinanggal ang dielectric, ang lakas ng electric field na nalilikha ng electric charge sa dalawang plate/conductor sheet ay babalik sa orihinal nitong estado.

Dielektriko 2Kung ang lakas ng electric field na nalilikha ng electric charge sa dalawang conductor plate ay bumababa, ang electric potential sa pagitan ng dalawang conductor plate ay bumababa rin dahil sa electric field.Dielektriko 3 Ang elektrisidad ay direktang proporsyonal sa potensyal na elektrikal gaya ng nakasaad sa ekwasyon na E = V / d, kung saan ang E = electric field, V = electric potential at d = distansya sa pagitan ng dalawang plato. Kung dati ay mayroong dielectric, ang potensyal na elektrikal ay V.o Kaya pagkatapos magkaroon ng dielectric, ang electric potential ay nababawasan sa V ng isang factor na K. Sa matematika, ang Vo = KV o V = Vo / K o K = Vo / V, kung saan ang K = dielectric constant. Vo > V kaya't ang K>1.
Dapat tandaan na ang dami ng karga ng kuryente sa parehong plato/mga sheet ng konduktor ay hindi nagbabago kaya ang pangwakas na dami ng karga ay kapareho ng paunang dami ng karga (Q = QoAng pagbabago sa kapasidad ng kapasitor ay kinakalkula gamit ang sumusunod na pormula:

Dielektriko 4

Paglalarawan ng pormula: C = panghuling kapasidad, C = paunang kapasidad, Q = panghuling karga, Q = paunang karga, V = panghuling potensyal, V = paunang potensyal, K = dielectric constant

Batay sa ekwasyon sa itaas, napagpasyahan na ang panimulang kapasidad (C₂o ) ay mas maliit habang ang panghuling kapasidad (C₂) ay mas malaki. Ang kapasidad ay tumataas ng isang factor na K, kung saan ang K ay ang dielectric constant. Ang halaga ng dielectric constant ng bawat insulating material ay magkakaiba. Ang dielectric constant (K) ay resulta ng paghahambing ng kapasidad ng isang kapasitor kapag gumagamit ng dielectric sa kapasidad ng kapasitor kapag hindi gumagamit ng dielectric.

Pinapataas ng mga dielectric ang kapasidad dahil nababawasan ang distansya sa pagitan ng dalawang conducting plate.

Ang isa pang tungkulin ng dielectric ay ang pagbabawas ng distansya (d) sa pagitan ng dalawang conductor plate upang ang electric field (E) at electric voltage (V) sa pagitan ng dalawang conductor plate/sheet ay tumaas gaya ng nakasaad sa equation na E = V / d. Kung ang electric field at electric voltage sa pagitan ng dalawang plate/sheet ay tataas, ang capacitance ng capacitor ay tataas din.
Kung ang kapasitor na pinag-uusapan ay isang parallel plate, ang kapasidad nito ay kinakalkula gamit ang sumusunod na pormula:

Dielektriko 5

Batay sa dalawang pormula sa itaas, mahihinuha na ang kapasidad (C) ng isang parallel plate capacitor ay maaaring dagdagan sa pamamagitan ng pagbabawas ng distansya sa pagitan ng dalawang plate/conductor sheet (d).

Pinapataas ng mga dielectric ang capacitance dahil tumataas ang dielectric strength ng capacitor.

Ang mga dielectric ay gawa sa mga insulating material na, kapag inilagay sa isang napakalakas na electric field, ay makakaranas ng pagkasira. Nangyayari ang dielectric breakdown kapag ang electric field ay napakalakas na nagiging sanhi ng pagkatanggal ng mga electron mula sa mga atomo, kung saan ang mga electron na ito ay bumabangga sa mga electron sa ibang mga atomo, na nagiging sanhi ng daloy ng electron sa loob ng dielectric. Sa madaling salita, ang dielectric breakdown ay nagiging sanhi ng dielectric, na isang electrical insulator, na maging isang electrical conductor.

Upang maiwasan ang pinsala, ang bawat dielectric na gawa sa isang partikular na insulating material ay may pinakamataas na halaga ng electric field na kaya nitong tiisin, na tinatawag na dielectric strength. Ang dielectric strength ng isang insulating material ay mas malaki kaysa sa dielectric strength ng hangin at ang bawat insulating material ay may iba't ibang dielectric strength, ang ilan ay maliit at ang ilan ay malaki. Kaya kung ang isang dielectric na may malaking dielectric strength ang gagamitin, ang electric field na maaaring hawakan ay mas malaki at ang electric voltage na maaaring hawakan ay mas malaki rin. Kung ang electric field at electric voltage na nalilikha ng dalawang plate/conductor sheet ay mas malaki, ang dami ng electric charge na maaaring tanggapin ng conductor plate ay mas malaki. Kung mas maraming charge ang nasa conductor plate, mas malaki ang capacitance ng capacitor.

 

Mag-iwan ng komento