Kakšna je dielektrična konstanta?

The Dielektrična konstanta Gre za vrednost, povezano z materialom, ki je nameščen med ploščami kondenzatorja (ali kondenzatorja - slika 1) in ki omogoča optimizacijo in povečanje njegove funkcije. (Giancoli, 2006). Dielectric je sinonim za električni izolator, to je materiali, ki ne omogočajo prehoda električnega toka.

Ta vrednost je pomembna iz mnogih vidikov, saj je običajna za vse.

Slika 1: Različne vrste kondenzatorjev.

Na primer, naši minikomponenci, televizorji in multimedijske naprave uporabljajo neposredni tok za svoje funkcije, vendar so domači in industrijski tokovi, ki dosegajo naše domove in delovna mesta, nadomestni tokovi. Kako je to mogoče?.

Slika 2: Električno vezje domače opreme

Odgovor na to vprašanje je znotraj iste električne in elektronske opreme: kondenzatorji (ali kondenzatorji). Te komponente med drugim omogočajo, da omogočimo popravljanje izmeničnega toka na neprekinjeni tok, njegova funkcionalnost.

Dielektrični materiali igrajo pomembno vlogo, saj veliko omogočajo, da plošče, ki sestavljajo kondenzator.

[TOC]

Izvor dielektrične konstante: kondenzatorji in dielektrični materiali

Vrednost te konstante je eksperimentalni rezultat, to je, da izvira iz poskusov, narejenih z različnimi vrstami izolacijskih materialov in ima za posledico enak pojav: povečana funkcionalnost ali učinkovitost kondenzatorja.

Kondenzatorji so povezali fizično velikost, imenovano kapacitivnost "c" in ki določa količino električnega naboja "Q", ki lahko shrani kondenzator z zagotavljanjem določene potencialne razlike "∆V" (enačba 1).

Vam lahko služi: kakšni so elementi vesolja?(Enačba 1)

Poskusi so ugotovili, da s popolnoma pokrivanjem prostora med ploščami kondenzatorja z dielektričnim materialom kondenzatorji povečajo svojo kapacitivnost z κ faktorjem, imenovanim "dielektrična konstanta". (Enačba 2).

(Enačba 2)

Slika 3 prikazuje ponazoritev kondenzatorja kapacitivnosti C plakov vzporedno naloženih in posledično z enakomernim električnim poljem, usmerjenim med njegove plošče.

V zgornjem delu slike je kondenzator z vakuumom med njegovimi ploščami (vakuum, ki omogoča ∊0). Nato je na dnu predstavljen isti kondenzator s C '> C kondenzator.

Slika 3: Kondenzator ploščatih plošč brez dielektričnega in dielektričnega.

Figueroa (2005), navaja tri funkcije za dielektrične materiale v kondenzatorjih:

1. Omogočajo togo in kompaktno konstrukcijo z majhno ločitvijo med prevodnimi ploščami.
2. Omogočajo uporabo večje napetosti, ne da bi povzročili izpust (električno polje lomljenja je večje od zraka)
3. Povečuje kondenzatorsko kapacitivnost v κ faktorju, znanem kot konstanta materiala materiala.

Avtor tako navaja, da se κ "imenuje materialna konstanta materiala in meri odziv njegovih molekulskih dipolov na zunanje magnetno polje". To pomeni, da je dielektrična konstanta večja polarnost materialnih molekul.

Atomski modeli dielektrika

Na splošno prisotni materiali, specifični molekulski ureditvi, ki so odvisni od samih molekul, in elementov, ki jih sestavljajo v vsakem gradivu. Med molekularnimi ureditvami, ki sodelujejo v dielektričnih procesih, je tako imenovana "polarne molekule" ali polarizirana.

V polarnih molekulah obstaja ločitev med povprečnim položajem negativnih obremenitev in povprečnim položajem pozitivnih nabojev, zaradi česar imajo električni drogovi.

Lahko vam služi: konvekcijski prenos toplote (s primeri)

Na primer, molekula vode (slika 4) ima trajno polarizacijo, ker je center za porazdelitev pozitivne obremenitve na sredini med vodikovimi atomi. (Serway in Jewett, 2005).

Slika 4: Porazdelitev molekule vode.

Medtem ko je v molekuli BEH2 (berilijev hidrid - slika 5), ​​linearna molekula, ne pride do polarizacije, saj je center za porazdelitev pozitivne obremenitve (vodiki) nameščena v negativnem centru za porazdelitev obremenitve (Beryllium), ki prekliče katero koli polarizacijo. To je ne -polarna molekula.

Slika 5: Porazdelitev molekule beril hidrid.

V istem vrstnem redu idej, ko je dielektrični material v prisotnosti električnega polja E, bodo molekule poravnane glede na električno polje, kar povzroči gostoto površinske obremenitve na dielektričnih obrazih, ki se soočajo.

Zaradi tega pojava je električno polje znotraj dielektrika manjše od zunanjega električnega polja, ki ga ustvari kondenzator. Na naslednji sliki (slika 6) je v kondenzatorju ploščatih plošč prikazan električno polariziran dielektrik.

Pomembno je opozoriti, da je ta pojav lažje v polarnih materialih kot pri ne -polarnih, zaradi obstoja polariziranih molekul, ki učinkoviteje delujejo v prisotnosti električnega polja. Čeprav posamezna prisotnost električnega polja povzroči polarizacijo ne -polarnih molekul, ki izhaja v istem pojavu kot pri polarnih materialih.

Slika 6: Modeli polariziranih molekul dielektrika zaradi električnega polja, ki izvira iz naloženega kondenzatorja.

Dielektrične konstantne vrednosti v nekaterih materialih

Glede na funkcionalnost, ekonomijo in končno uporabnost kondenzatorjev se za optimizacijo njihovega delovanja uporabljajo različni izolacijski materiali.

Materiali, kot je papir. Medtem ko je guma še vedno poševna, vendar bolj odporna. Imamo tudi porcelan, ki se upira visokim temperaturam, čeprav ga ni mogoče prilagoditi na različne načine po potrebi.

Vam lahko služi: kakšne so toplotne lastnosti in kaj so? (S primeri)

Spodaj je tabela, ki jo določa dielektrična konstanta nekaterih materialov, kjer dielektrične konstante nimajo enot (so brezdimenzijske):

Tabela 1: Dielektrične konstante nekaterih materialov pri sobni temperaturi.

Nekaj ​​aplikacij dielektričnih materialov

Dielektrični materiali so pomembni v svetovni družbi s široko paleto aplikacij, od zemljišč in satelitskih komunikacij, ki vključujejo radijsko programsko opremo, GPS, spremljanje okolja prek satelitov. (Sebastian, 2010)

Poleg tega Fiedziuszko in drugi (2002) opisujejo pomen dielektričnih materialov za razvoj brezžične tehnologije, tudi za celično telefonijo. V svoji publikaciji opisujejo ustrezno tovrstno gradivo v miniaturizaciji opreme.

V tem vrstnem redu idej je sodobnost ustvarila veliko povpraševanje po materialih z visokimi in nizkimi dielektričnimi konstantami za razvoj tehnološkega življenja. Ta materiala so bistvene komponente za internetne naprave v smislu shranjevanja podatkov, komunikacij in prenosov podatkov. (Nalwa, 1999).

Reference

1. Fedziuszko, s. J., Hunter, i. C., Itah, t., Kobayashi in., Nishikawa, t., Stitzer, s. N., & Wakino, k. (2002). Dielektrični materiali, naprave in cirku. IEEE transakte na mikrovalovni teoriji in tehnikah, 50 (3), 706-720.
2. Figueroa, d. (2001). Električna interakcija. Caracas, Venezuela: Miguel Angel García in sin, Srl.
3. Giancoli, d. (2006). Fizično. Načelo z aplikacijami. Mehika: Pearson Education.
4. Nalwa, h. S. (Ed.). (1999). Priročnik z nizko in visoko dielektrično konstantno materiali in njihove aplikacije, dvostranski komplet. Elsevier.
5. Sebastian, m. T. (2010). Dielektrični materiali za brezžično komunikacijo. Elsevier.
6. Serway, r. & Jewett, J. (2005). Fizika za znanost in inženiring. Mehika: International Thomson Editors.