Jaka jest stała dielektryczna?

Stała dielektryczna Jest to wartość związana z materiałem umieszczonym między płytkami kondensatora (lub skraplacza - ryc. 1), która umożliwia optymalizację i zwiększenie jego funkcji. (Giancoli, 2006). Dielektryk jest synonimem izolatora elektrycznego, to znaczy są materiały, które nie pozwalają na przejście prądu elektrycznego.

Ta wartość jest ważna z wielu aspektów, ponieważ jest powszechna dla wszystkich.

Rysunek 1: Różne typy kondensatorów.

Na przykład nasze minicomponenci, telewizory i urządzenia multimedialne używają prądu stałego do swoich funkcji, ale prądy krajowe i przemysłowe, które docierają do naszych domów i miejsc pracy, są alternatywnymi prądami. Jak to jest możliwe?.

Rysunek 2: Obwód elektryczny sprzętu domowego

Odpowiedź na to pytanie znajduje się w tym samym sprzęcie elektrycznym i elektronicznym: kondensatory (lub kondensatory). Składniki te umożliwiają między innymi umożliwienie rektyfikacji prądu naprzemiennego do prądu ciągłego i jego funkcjonalności zależy od geometrii lub kształtu kondensatora i materiału dielektrycznego obecnego w jego konstrukcji.

Materiały dielektryczne odgrywają ważną rolę, ponieważ pozwalają na przyniesienie płyt, które składają się na kondensator, bez dotykania, i pełne pokrycie przestrzeni między tymi płytkami materiałami dielektrycznymi w celu zwiększenia funkcjonalności kondensatorów.

[TOC]

Pochodzenie stałej dielektrycznej: kondensatory i materiały dielektryczne

Wartość tej stałej jest wynikiem eksperymentalnym, to znaczy wynika z eksperymentów przeprowadzonych z różnymi rodzajami materiałów izolacyjnych i powoduje to samo zjawisko: zwiększona funkcjonalność lub wydajność kondensatora.

Kwapacyny związały wielkość fizyczną zwaną pojemność „C”, która określa ilość ładunku elektrycznego „Q”, która może przechowywać skraplacz, zapewniając pewną różnicę potencjałów „∆V” (równanie 1).

Może ci służyć: jakie są elementy wszechświata?(Równanie 1)

Eksperymenty doszli do wniosku, że całkowicie pokrywając przestrzeń między płytkami kondensatora z materiałem dielektrycznym, kondensatory zwiększają ich pojemność przez czynnik κ, zwany „stałą dielektryczną”. (Równanie 2).

(Równanie 2)

Rycina 3 przedstawia ilustrację kondensatora pojemności C płytek równoległych, a w konsekwencji z jednolitym polem elektrycznym skierowanym między jego płytkami.

W górnej części figury znajduje się kondensator z próżnią wśród jej płyt (próżnia - pozwalająca ∊0). Następnie, u dołu, przedstawiono ten sam kondensator z kondensatorem C '> C, z dielektrykiem wśród jego płyt (zezwolenia ∊).

Rycina 3: Kondensator płaskich płyt bez dielektryczny i dielektryczny.

Figueroa (2005), wymienia trzy funkcje materiałów dielektrycznych w kondensatorach:

1. Pozwalają na sztywną i kompaktową konstrukcję o niewielkim oddzieleniu między płytami przewodzącymi.
2. Umożliwiają zastosowanie większego napięcia bez powodowania zrzutu (przełomowe pole elektryczne jest większe niż napięcie powietrza)
3. Zwiększa pojemność kondensatora w czynniku κ zwanym stałą materiału materiału.

Zatem autor wskazuje, że κ „nazywa się stałą materiału materiału i mierzy odpowiedź jego dipoli molekularnych na zewnętrzne pole magnetyczne”. Oznacza to, że stała dielektryczna jest większa polarność cząsteczek materiału.

Atomowe modele dielektryczne

Materiały obecne, ogólnie, specyficzne układy molekularne, które zależą od samych cząsteczek i elementów, które stanowią je w każdym materiale. Wśród układów molekularnych zaangażowanych w procesy dielektryczne znajduje się „cząsteczki polarne” SAK lub spolaryzowane.

W cząsteczkach polarnych istnieje rozdział między średniej pozycją obciążeń ujemnych a średnią pozycją ładunków dodatnich, co powoduje, że mają bieguny elektryczne.

Może ci służyć: konwekcyjna transfer ciepła (z przykładami)

Na przykład cząsteczka wody (ryc. 4) ma trwałą polaryzację, ponieważ dodatni środek rozkładu obciążenia znajduje się w punkcie środkowym między atomami wodoru. (Serway and Jewett, 2005).

Rycina 4: Rozkład cząsteczki wody.

Podczas gdy w cząsteczce Beh2 (wodorek berylu - ryc. 5), cząsteczka liniowa, nie występuje polaryzacja, ponieważ dodatni centrum rozkładu obciążenia (hydrogeny) znajduje się w ujemnym centrum rozkładu obciążenia (beryl), anulując każdą polaryzację, która może istnieć. To jest cząsteczka nieolodowa.

Rycina 5: Rozkład cząsteczki wodorku berylowego.

W tej samej kolejności pomysłów, gdy materiał dielektryczny jest w obecności pola elektrycznego E, cząsteczki zostaną wyrównane zgodnie z polem elektrycznym, powodując gęstość obciążenia powierzchni.

Z powodu tego zjawiska pole elektryczne w dielektryce jest mniejsze niż zewnętrzne pole elektryczne wytwarzane przez kondensator. W poniższej ilustracji (ryc. 6) elektrycznie spolaryzowany dielektryk jest pokazany w kondensatorze płaskim płytom.

Należy zauważyć, że to zjawisko jest łatwiejsze w materiałach polarnych niż w nietopolarnych, ze względu na istnienie cząsteczek spolaryzowanych, które oddziałują bardziej wydajnie w obecności pola elektrycznego. Chociaż pojedyncza obecność pola elektrycznego powoduje polaryzację cząsteczek nieolodowych, uzyskując w tym samym zjawisku, jak w przypadku materiałów polarnych.

Rycina 6: Modele spolaryzowanych cząsteczek dielektryki z powodu pola elektrycznego powstającego w załadowanym kondensatorze.

Stałe wartości dielektryczne w niektórych materiałach

W zależności od funkcjonalności, ekonomii i ostatecznej użyteczności kondensatorów, do optymalizacji ich działania wykorzystywane są różne materiały izolacyjne.

Materiały takie jak papier są bardzo ekonomiczne, chociaż mogą zawieść z wysokimi temperaturami lub kontaktem wodnym. Podczas gdy guma jest wciąż plastyczna, ale bardziej odporna. Mamy również porcelanę, która opiera się na wysokich temperaturach, chociaż w razie potrzeby nie można go dostosować na różne sposoby.

Może ci służyć: jakie są właściwości termiczne i jakie są? (Z przykładami)

Poniżej znajduje się tabela określona przez stałą dielektryczną niektórych materiałów, w której stałe dielektryczne nie mają jednostek (są bezwymiarowe):

Tabela 1: Stałe dielektryczne niektórych materiałów w temperaturze pokojowej.

Niektóre zastosowania materiałów dielektrycznych

Materiały dielektryczne są ważne w globalnym społeczeństwie z szerokim zakresem zastosowań, od komunikacji lądowych i satelitarnych, które obejmują między innymi oprogramowanie radiowe, GPS, monitorowanie środowiska za pośrednictwem satelitów. (Sebastian, 2010)

Ponadto Fidusiuszko i inni (2002) opisują znaczenie materiałów dielektrycznych dla rozwoju technologii bezprzewodowej, nawet dla telefonii komórkowej. W swojej publikacji opisują odpowiedni rodzaj materiałów w miniaturyzacji sprzętu.

W tej kolejności pomysłów nowoczesność wywołała duże zapotrzebowanie na materiały o wysokich i niskich stałkach dielektrycznych w celu rozwoju życia technologicznego. Materiały te są niezbędnymi elementami urządzeń internetowych pod względem przechowywania danych, komunikacji i transmisji danych funkcji wydajności. (Nalwa, 1999).

Bibliografia

1. Fedziuszko, s. J., Hunter, ja. C., Itah, t., Kobayashi i., Nishikawa, t., Stitzer, s. N., & Wakino, k. (2002). Materiały dielektryczne, urządzenia i okrąg. IEEE transakcje w teorii i technikach mikrofalowych, 50 (3), 706-720.
2. Figueroa, zm. (2001). Interakcja elektryczna. Caracas, Wenezuela: Miguel Angel García i syn, srl.
3. Giancoli, zm. (2006). FIZYCZNY. Zasada z aplikacjami. Meksyk: Pearson Education.
4. Nalwa, godz. S. (Ed.). (1999). Podręcznik niskich i wysokich stałych materiałów i ich zastosowań, zestaw dwóch tomów. Elsevier.
5. Sebastian, m. T. (2010). Materiały dielektryczne do komunikacji bezprzewodowej. Elsevier.
6. Serway, r. & Jewett, j. (2005). Fizyka nauk i inżynierii. Meksyk: International Thomson Reditores.