Mikä on dielektrinen vakio?

Se Dielektrinen vakio Se on arvo, joka liittyy materiaaliin, joka on asetettu kondensaattorin levyjen (tai lauhduttimen - kuva 1) väliin ja joka mahdollistaa sen toiminnan optimoinnin ja lisäämisen. (Giancoli, 2006). Dielektrinen on synonyymi sähköisellä eristimellä, ts. Ne ovat materiaaleja, jotka eivät salli sähkövirran kulkua.

Tämä arvo on tärkeä monista näkökohdista, koska se on yleistä kaikille.

Kuva 1: Erityyppiset kondensaattorit.

Esimerkiksi minikomponentit, televisiot ja multimedialaitteet käyttävät suoraa virtaa toimintoihinsa, mutta koteihimme ja työpaikoillemme saavuttavat kotimaiset ja teollisuusvirrat ovat vaihtoehtoisia virtauksia. Kuinka tämä on mahdollista?.

Kuva 2: Kotimaisten laitteiden sähköpiiri

Vastaus tähän kysymykseen on samassa sähkö- ja elektronisessa laitteessa: kondensaattorit (tai kondensaattorit). Nämä komponentit sallivat muun muassa mahdollistaa vaihtovirran ja sen toiminnallisuuden ja sen toiminnallisuuden korjaamisen riippuu kondensaattorin geometriasta tai muodosta ja sen suunnittelussa olevasta dielektrisestä materiaalista.

Dielektrisillä materiaaleilla on tärkeä rooli, koska ne sallivat paljon tuoda kondensaattorin muodostavat levyt, ja peittää näiden levyjen välinen tila täysin dielektrisellä materiaalilla kondensaattorien toiminnallisuuden lisäämiseksi.

[TOC]

Dielektrisen vakion alkuperä: kondensaattorit ja dielektriset materiaalit

Tämän vakion arvo on kokeellinen tulos, ts. Se tulee kokeista, jotka on tehty erityyppisillä eristysmateriaaleilla ja mikä johtaa samaan ilmiöön: kondensaattorin lisääntynyt toiminnallisuus tai tehokkuus.

Kondensaattorit ovat liittyneet fyysiseen suuruuteen, jota kutsutaan kapasitanssiksi "C" ja joka määrittelee sähkövarauksen "Q" määrän, joka voi tallentaa lauhduttimen tarjoamalla tietyn potentiaalieron "∆V" (yhtälö 1).

Voi palvella sinua: mitkä ovat maailmankaikkeuden elementit?(Yhtälö 1)

Kokeissa on päätelty, että kattamalla kondensaattorin levyjen välinen tila kokonaan dielektrisellä materiaalilla kondensaattorit lisäävät kapasitanssiaan κ -tekijällä, nimeltään "dielektrinen vakio". (Yhtälö 2).

(Yhtälö 2)

Kuviossa 3 esitellään esimerkki kapasitanssin C kondensaattorista, joka on rinnakkain ladattu ja siten tasainen sähkökenttä, joka on suunnattu sen levyjen väliin.

Kuvan yläosassa on kondensaattori, jolla on tyhjiö sen levyjen joukossa (tyhjiö - sallii ∊0). Sitten alareunassa esitetään sama kondensaattori, jolla on C '> C -kondensaattori, ja sen levyjen dielektrinen (salliminen ∊).

Kuva 3: Litteät levyjen kondensaattori ilman dielektristä ja dielektristä.

Figueroa (2005) luetellaan kolme toimintoa dielektrisille materiaaleille kondensaattoreissa:

1. Ne sallivat jäykän ja kompaktin rakenteen pienellä erottelulla johtavien levyjen välillä.
2. Ne sallivat suuremman jännitteen levittämisen aiheuttamatta purkausta (rikkova sähkökenttä on suurempi kuin ilma)
3. Lisää kondensaattorin kapasitanssia κ -tekijässä, joka tunnetaan materiaalin vakiona.

Siten kirjoittaja osoittaa, että κ "kutsutaan materiaalin vakiona ja mittaa sen molekyylidipolien vasteen ulkoiseen magneettikenttään". Toisin sanoen dielektrinen vakio on sitä suurempi materiaalimolekyylien napaisuus.

Dielektristen atomismallit

Materiaalit esiintyvät yleensä spesifiset molekyylijärjestelyt, jotka riippuvat itse molekyyleistä ja elementeistä, jotka muodostavat ne kussakin materiaalissa. Dielektrisiin prosesseihin liittyvistä molekyylijärjestelyistä on niin nimetty "polaarimolekyylit" tai polarisoitu.

Polaarimolekyyleissä negatiivisten kuormitusten keskimääräisen aseman ja positiivisten varausten keskimääräisen aseman välillä on ero, aiheuttaen niille, että niissä on sähköpylväät.

Se voi palvella sinua: Konvektion lämmönsiirto (esimerkeillä)

Esimerkiksi vesimolekyylillä (kuva 4) on pysyvä polarisaatio, koska positiivisen kuormituksen jakautumiskeskus on vetyatomien välisessä keskipisteessä. (Serway ja Jewett, 2005).

Kuva 4: Vesimolekyylin jakautuminen.

Vaikka BES2 -molekyylissä (berylliumhydridi - kuva 5), ​​lineaarinen molekyyli ei tapahdu polarisaatiota, koska positiivisen kuormituksen jakautumiskeskus (hydrogens) sijaitsee negatiivisessa kuormituksen jakautumiskeskuksessa (beryllium), peruutetaan kaikki olemassa olevat polarisaatiot. Tämä on ei -polaarinen molekyyli.

Kuva 5: Beryl hydridimolekyylin jakautuminen.

Samassa ideoissa, kun dielektrinen materiaali on sähkökentän E läsnäollessa, molekyylit kohdistuvat sähkökentän mukaan aiheuttaen pintakuormituksen tiheyden dielektrisissä pinnoilla, jotka kohtaavat kondensaattorin levyt.

Tämän ilmiön vuoksi dielektrisen sähkökenttä on pienempi kuin kondensaattorin tuottama ulkoinen sähkökenttä. Seuraavassa kuvassa (kuva 6) sähköisesti polarisoitu dielektrisyys on esitetty tasaisen levyjen kondensaattorissa.

On tärkeää huomata, että tämä ilmiö on helpommin polaarisissa materiaaleissa kuin ei -polaarisissa, johtuen polarisoituneiden molekyylien olemassaolosta, jotka ovat vuorovaikutuksessa tehokkaammin sähkökentän läsnä ollessa. Sähkökentän yksittäinen läsnäolo aiheuttaa kuitenkin ei -polaaristen molekyylien polarisaation, joka johtuu samasta ilmiöstä kuin polaariset materiaalit.

Kuva 6: Dielektrisen polarisoitujen molekyylien mallit, jotka johtuvat kuormitetusta kondensaattorista.

Dielektriset vakioarvot joissain materiaaleissa

Kondensaattorien toiminnallisuudesta, taloudesta ja lopullisesta hyödyllisyydestä riippuen käytetään erilaisia ​​eristysmateriaaleja niiden toiminnan optimointiin.

Materiaalit, kuten paperi, ovat erittäin taloudellisia, vaikka ne voivat epäonnistua korkeissa lämpötiloissa tai vesikosketuksessa. Vaikka kumi on edelleen muokattavissa, mutta kestävämpi. Meillä on myös posliini, joka vastustaa korkeita lämpötiloja, vaikka sitä ei voida mukauttaa eri tavoin tarpeen mukaan.

Voi palvella sinua: mitkä ovat lämpöominaisuudet ja mitkä ovat? (Esimerkkejä)

Alla on taulukko, jonka määrittelee joidenkin materiaalien dielektrinen vakio, jossa dielektrisissä vakioissa ei ole yksiköitä (ovat mitoittamattomia):

Taulukko 1: Joidenkin materiaalien dielektriset vakiot huoneenlämpötilassa.

Joitakin dielektristen materiaalien sovelluksia

Dielektriset materiaalit ovat tärkeitä globaalissa yhteiskunnassa, jossa on laaja valikoima sovelluksia, maa- ja satelliittiviestinnästä, jotka sisältävät radio -ohjelmistoja, GPS: tä, ympäristön seurannan satelliittien kautta, muun muassa. (Sebastian, 2010)

Lisäksi Fiedziuszko ja muut (2002) kuvaavat dielektristen materiaalien merkitystä langattoman tekniikan kehittämiselle, jopa matkapuhelimelle. Julkaisussaan he kuvaavat tämän tyyppisten materiaalien merkitystä laitteiden pienentämisessä.

Tässä ideajärjestyksessä nykyaikaisuus on aiheuttanut suuren kysynnän materiaaleista, joilla on korkea ja matala dielektriset vakiot teknologisen elämän kehittämiseksi. Nämä materiaalit ovat välttämättömiä komponentteja Internet -laitteille tietojen tallennus-, viestinnän ja tiedonsiirtojen suorituskykytoimintojen suhteen. (Nalwa, 1999).

Viitteet

1. Fedziuszko, S. J -., Metsästäjä, minä. C., Itah, t., Kobayashi, ja., Nishikawa, t., Stitzer, s. N., & Wakino, K. (2002). Dielektriset materiaalit, laitteet ja piire. IEEE: n transaktit mikroaaltoteoriassa ja tekniikassa, 50 (3), 706-720.
2. Figueroa, D. (2001). Sähköinen vuorovaikutus. Caracas, Venezuela: Miguel Angel García ja poika, SRL.
3. Giancoli, D. (2006). Fyysinen. Periaate sovelluksissa. Meksiko: Pearson Education.
4. Nalwa, H. S. (Ed.-A. (1999). Matalan ja korkean dielektrisen vakiomateriaalin ja niiden sovellusten käsikirja, kaksiosainen sarja. Elsevier.
5. Sebastian, m. T. (2010). Dielektriset materiaalit langattomaan viestintään. Elsevier.
6. Serway, R. & Jewett, J. (2005). Fysiikka tieteen ja tekniikan fysiikka. Meksiko: Kansainvälinen Thomson Editores.