Apakah pemalar dielektrik?

The Pemalar dielektrik Ia adalah nilai yang berkaitan dengan bahan yang diletakkan di antara plat kapasitor (atau kondensor - Rajah 1) dan yang membolehkan mengoptimumkan dan meningkatkan fungsinya. (Giancoli, 2006). Dielektrik sinonim dengan penebat elektrik, iaitu, mereka adalah bahan yang tidak membenarkan laluan arus elektrik.

Nilai ini penting dari banyak aspek, kerana ia adalah perkara biasa bagi semua orang.

Rajah 1: pelbagai jenis kapasitor.

Sebagai contoh, peranti minicomponents, televisyen dan multimedia kami menggunakan arus langsung untuk fungsi mereka, tetapi arus domestik dan perindustrian yang sampai ke rumah dan pekerjaan kita adalah arus alternatif. Bagaimana ini mungkin?.

Rajah 2: Litar elektrik peralatan domestik

Jawapan untuk soalan ini berada dalam peralatan elektrik dan elektronik yang sama: kapasitor (atau kapasitor). Komponen -komponen ini membolehkan, antara lain, untuk memungkinkan pembetulan arus seli ke arus berterusan dan fungsinya bergantung kepada geometri atau bentuk kapasitor dan bahan dielektrik yang terdapat dalam reka bentuknya.

Bahan -bahan dielektrik memainkan peranan penting, kerana mereka membenarkan banyak untuk membawa plat yang membentuk kapasitor, tanpa disentuh, dan menutupi ruang antara plat ini dengan bahan dielektrik untuk meningkatkan fungsi kapasitor.

[TOC]

Asal pemalar dielektrik: Kapasitor dan bahan dielektrik

Nilai pemalar ini adalah hasil eksperimen, iaitu, ia datang dari eksperimen yang dibuat dengan pelbagai jenis bahan penebat dan menghasilkan fenomena yang sama: peningkatan fungsi atau kecekapan kapasitor.

Kapasitor telah mengaitkan magnitud fizikal yang disebut kapasitans "C" dan yang mentakrifkan jumlah caj elektrik "Q" yang dapat menyimpan kondensor dengan menyediakan perbezaan potensi tertentu "ΔV" (Persamaan 1).

Boleh melayani anda: Apakah unsur -unsur alam semesta?(Persamaan 1)

Eksperimen telah membuat kesimpulan bahawa dengan sepenuhnya meliputi ruang antara plat kapasitor dengan bahan dielektrik, kapasitor meningkatkan kapasitans mereka dengan faktor κ, yang dipanggil "pemalar dielektrik". (Persamaan 2).

(Persamaan 2)

Rajah 3 membentangkan ilustrasi kapasitor kapasitans c plak selari dimuatkan dan, akibatnya, dengan medan elektrik seragam yang diarahkan di antara platnya.

Di bahagian atas angka adalah kapasitor dengan vakum di antara platnya (vakum - membolehkan ∊0). Kemudian, di bahagian bawah, kapasitor yang sama dengan kapasitor C '> c dibentangkan, dengan dielektrik di antara platnya (membenarkan ∊).

Rajah 3: Kapasitor plat rata tanpa dielektrik dan dielektrik.

Figueroa (2005), menyenaraikan tiga fungsi untuk bahan dielektrik dalam kapasitor:

1. Mereka membenarkan pembinaan tegar dan padat dengan pemisahan kecil antara plat konduktif.
2. Mereka membenarkan voltan yang lebih besar digunakan tanpa menyebabkan pelepasan (medan elektrik pecah lebih besar daripada udara)
3. Meningkatkan kapasitansi kapasitor dalam faktor κ yang dikenali sebagai pemalar bahan bahan.

Oleh itu, penulis menunjukkan bahawa, κ "dipanggil pemalar bahan bahan dan mengukur tindak balas dipoles molekulnya ke medan magnet luaran". Iaitu, pemalar dielektrik adalah lebih besar polariti molekul bahan.

Model atom dielektrik

Bahan -bahan yang hadir, secara umum, pengaturan molekul tertentu yang bergantung kepada molekul sendiri dan unsur -unsur yang membentuknya dalam setiap bahan. Antara pengaturan molekul yang terlibat dalam proses dielektrik ialah "molekul kutub" yang dipenuhi atau terpolarisasi.

Dalam molekul kutub, terdapat pemisahan antara kedudukan purata beban negatif dan kedudukan purata caj positif, menyebabkan mereka mempunyai tiang elektrik.

Ia boleh melayani anda: pemindahan haba perolakan (dengan contoh)

Sebagai contoh, molekul air (Rajah 4) mempunyai polarisasi kekal kerana pusat pengedaran beban positif berada di titik tengah antara atom hidrogen. (Serway dan Jewett, 2005).

Rajah 4: Pengagihan molekul air.

Semasa dalam molekul BEH2 (berilium hidrida - Rajah 5), molekul linear, tiada polarisasi berlaku, kerana pusat pengedaran beban positif (hidrogen) terletak di pusat pengedaran beban negatif (berilium), membatalkan sebarang polarisasi yang mungkin wujud. Ini adalah molekul bukan polol.

Rajah 5: Pengagihan molekul hidrida beryl.

Dalam susunan idea yang sama, apabila bahan dielektrik berada di hadapan medan elektrik E, molekul akan diselaraskan mengikut medan elektrik, menyebabkan kepadatan beban permukaan pada wajah dielektrik yang menghadapi plat kapasitor.

Oleh kerana fenomena ini, medan elektrik di dalam dielektrik kurang daripada medan elektrik luaran yang dihasilkan oleh kapasitor. Dalam ilustrasi berikut (Rajah 6) dielektrik polarisasi elektrik ditunjukkan dalam kapasitor plat rata.

Adalah penting untuk diperhatikan bahawa fenomena ini lebih mudah dalam bahan kutub berbanding dengan non -polar, kerana kewujudan molekul terpolarisasi yang berinteraksi dengan lebih cekap dengan kehadiran medan elektrik. Walaupun, kehadiran tunggal medan elektrik menyebabkan polarisasi molekul bukan polar, memperoleh fenomena yang sama seperti bahan kutub.

Rajah 6: Model molekul terpolarisasi dielektrik kerana medan elektrik berasal dari kapasitor yang dimuatkan.

Nilai malar dielektrik dalam beberapa bahan

Bergantung pada fungsi, ekonomi dan utiliti muktamad kapasitor, bahan penebat yang berbeza digunakan untuk mengoptimumkan operasi mereka.

Bahan seperti kertas sangat menjimatkan, walaupun mereka boleh gagal dengan suhu tinggi atau hubungan air. Sementara getah masih lembut tetapi lebih tahan. Kami juga mempunyai porselin, yang menentang suhu tinggi walaupun ia tidak dapat disesuaikan dengan cara yang berbeza seperti yang diperlukan.

Boleh melayani anda: apakah sifat terma dan apa itu? (Dengan contoh)

Berikut adalah jadual yang ditentukan oleh pemalar dielektrik beberapa bahan, di mana pemalar dielektrik tidak mempunyai unit (tidak dimensi):

Jadual 1: Pemalar dielektrik beberapa bahan pada suhu bilik.

Beberapa aplikasi bahan dielektrik

Bahan dielektrik penting dalam masyarakat global dengan pelbagai aplikasi, dari komunikasi tanah dan satelit yang termasuk perisian radio, GP, pemantauan alam sekitar melalui satelit, antara lain. (Sebastian, 2010)

Di samping itu, Fiedziuszko dan lain -lain (2002) menggambarkan kepentingan bahan dielektrik untuk pembangunan teknologi tanpa wayar, walaupun untuk telefon bimbit selular. Dalam penerbitan mereka, mereka menerangkan yang berkaitan dengan jenis bahan ini dalam pengurangan peralatan.

Dalam urutan idea ini, kemodenan telah menghasilkan permintaan yang besar untuk bahan -bahan dengan pemalar dielektrik yang tinggi dan rendah untuk pembangunan kehidupan teknologi. Bahan -bahan ini adalah komponen penting untuk peranti Internet dari segi penyimpanan data, komunikasi dan fungsi prestasi transmisi data. (Nalwa, 1999).

Rujukan

1. Fedziuszko, s. J., Hunter, i. C., Itah, t., Kobayashi, dan., Nishikawa, t., Stitzer, s. N., & WAKINO, k. (2002). Bahan, Peranti, dan Circu Dielektrik. IEEE Transaksi pada Teori dan Teknik Microwave, 50 (3), 706-720.
2. Figueroa, d. (2001). Interaksi elektrik. Caracas, Venezuela: Miguel Angel García dan anak lelaki, SRL.
3. Giancoli, d. (2006). Fizikal. Prinsip dengan aplikasi. Mexico: Pendidikan Pearson.
4. Nalwa, h. S. (Ed.). (1999). Buku Panduan Bahan Malar Dielektrik Rendah dan Tinggi dan Aplikasi mereka, Set Dua Volume. Elsevier.
5. Sebastian, m. T. (2010). Bahan dielektrik untuk komunikasi tanpa wayar. Elsevier.
6. Serway, r. & Jewett, J. (2005). Fizik untuk Sains dan Kejuruteraan. Mexico: Editor Thomson Antarabangsa.