Aká je dielektrická konštanta?

Ten Dielektrická konštanta Je to hodnota spojená s materiálom, ktorý je umiestnený medzi doskami kondenzátora (alebo kondenzátora - obrázok 1) a ktorý umožňuje optimalizáciu a zvýšenie jeho funkcie. (Giancoli, 2006). Dielektriky je synonymom elektrického izolátora, to znamená, že sú to materiály, ktoré neumožňujú priechod elektrického prúdu.

Táto hodnota je dôležitá z mnohých aspektov, pretože je bežná pre všetkých.

Obrázok 1: Rôzne typy kondenzátorov.

Napríklad naše minikomponenty, televízory a multimediálne zariadenia používajú pre svoje funkcie priamy prúd, ale domáce a priemyselné prúdy, ktoré sa dostávajú do našich domovov a pracovných miest, sú striedavé prúdy. Ako je to možné?.

Obrázok 2: Elektrický obvod domáceho vybavenia

Odpoveď na túto otázku je v rámci toho istého elektrického a elektronického zariadenia: kondenzátory (alebo kondenzátory). Tieto komponenty okrem iného umožňujú umožniť nápravu striedavého prúdu na kontinuálny prúd a jeho funkčnosť závisí od geometrie alebo tvaru kondenzátora a dielektrického materiálu prítomného v jeho konštrukčnom.

Dielektrické materiály zohrávajú dôležitú úlohu, pretože veľa umožňujú priviesť dosky, ktoré tvoria kondenzátor, bez toho, aby sa dotkli, a úplne pokrývajú priestor medzi týmito doskami dielektrickým materiálom, aby sa zvýšila funkčnosť kondenzátorov.

[TOC]

Pôvod dielektrickej konštanty: kondenzátory a dielektrické materiály

Hodnota tejto konštanty je experimentálny výsledok, to znamená, že pochádza z experimentov s rôznymi typmi izolačných materiálov a vedie k rovnakému javu: zvýšená funkčnosť alebo účinnosť kondenzátora.

Kondenzátory spájali fyzickú veľkosť nazývanú kapacita „C“ a ktoré definuje množstvo elektrického náboja „Q“, ktoré dokáže uložiť kondenzátor poskytnutím určitého potenciálneho rozdielu „∆V“ (rovnica 1).

Môže vám slúžiť: Aké sú prvky vesmíru?(Rovnica 1)

Experimenty dospeli k záveru, že úplným pokrytím priestoru medzi doskami kondenzátora dielektrickým materiálom zvyšujú kondenzátory svoju kapacitu o -faktorom nazývaným „dielektrická konštanta“. (Rovnica 2).

(Rovnica 2)

Obrázok 3 predstavuje ilustráciu kondenzátora kapacitácie c rovnobežných plakov, a teda s rovnomerným elektrickým poľom nasmerovaným medzi jeho platne.

V hornej časti obrázku je kondenzátor s vákuom medzi doskami (vákuum - umožnenie ∊0). Potom je v spodnej časti prezentovaný ten istý kondenzátor s kondenzátorom C '> C, s dielektrikom medzi svojimi doštičkami (povolenie ∊).

Obrázok 3: Kondenzátor plochých dosiek bez dielektrického a dielektrického.

Figueroa (2005), uvádza tri funkcie pre dielektrické materiály v kondenzátoroch:

1. Umožňujú tuhú a kompaktnú konštrukciu s malým oddelením medzi vodivými doskami.
2. Umožňujú aplikovanie väčšieho napätia bez toho, aby spôsobili výtok (rozbité elektrické pole je väčšie ako vzduchové)
3. Zvyšuje kapacitu kondenzátora v faktore K Ku známeho ako materiálová konštanta materiálu.

Autor teda naznačuje, že κ „sa nazýva materiálová konštanta materiálu a meria reakciu jeho molekulárnych dipólov na vonkajšie magnetické pole“. To znamená, že dielektrická konštanta je väčšia polarita materiálových molekúl.

Atómové modely dielektrického

Prítomné materiály vo všeobecnosti špecifické molekulárne usporiadania, ktoré závisia od samotných molekúl a prvkov, ktoré ich tvoria v každom materiáli. Medzi molekulárnymi usporiadaniami zapojenými do dielektrických procesov patrí tzv. „Polárne molekuly“ alebo polarizované.

V polárnych molekulách existuje oddelenie medzi priemernou polohou záporného zaťaženia a priemernou polohou pozitívnych nábojov, čo spôsobuje, že majú elektrické póly.

Môže vám slúžiť: konvekčný prenos tepla (s príkladmi)

Napríklad molekula vody (obrázok 4) má trvalú polarizáciu, pretože centrum distribúcie pozitívneho zaťaženia je v strede medzi atómami vodíka. (Serway a Jewett, 2005).

Obrázok 4: Distribúcia molekuly vody.

Zatiaľ čo v molekule Beh2 (beryllium hydrid - obrázok 5), lineárna molekula, nedošlo. Toto je nepolárna molekula.

Obrázok 5: Distribúcia molekuly hydridu beryl.

V rovnakom poradí nápadov, keď je dielektrický materiál v prítomnosti elektrického poľa E, budú molekuly zarovnané podľa elektrického poľa, čo spôsobí hustotu povrchového zaťaženia na dielektrických plochách, ktoré čelia platne kondenzátora.

Vďaka tomuto javu je elektrické pole v dielektrike menšie ako vonkajšie elektrické pole generované kondenzátorom. Na nasledujúcom obrázku (obrázok 6) je elektricky polarizovaný dielektrikum znázornený v kondenzátore s plochými doskami.

Je dôležité poznamenať, že tento jav je ľahší v polárnych materiáloch ako v nepolárnom, kvôli existencii polarizovaných molekúl, ktoré interagujú efektívnejšie v prítomnosti elektrického poľa. Aj keď jediná prítomnosť elektrického poľa spôsobuje polarizáciu nepolárnych molekúl, ktoré sa odvodzujú v rovnakom fenoméne ako pri polárnych materiáloch.

Obrázok 6: Modely polarizovaných molekúl dielektrika v dôsledku elektrického poľa pochádzajúceho z naloženého kondenzátora.

Dielektrické konštantné hodnoty v niektorých materiáloch

V závislosti od funkčnosti, hospodárstva a konečnej užitočnosti kondenzátorov sa na optimalizáciu ich prevádzky používajú rôzne izolačné materiály.

Materiály, ako je papier, sú veľmi ekonomické, aj keď môžu zlyhať pri vysokých teplotách alebo vodnom kontakte. Zatiaľ čo guma je stále poddajná, ale odolnejšia. Máme tiež porcelán, ktorý odoláva vysokým teplotám, aj keď ho podľa potreby nemožno prispôsobiť rôznym spôsobom.

Môže vám slúžiť: Aké sú tepelné vlastnosti a čo sú? (S príkladmi)

Nižšie je uvedená tabuľka špecifikovaná dielektrickou konštantou niektorých materiálov, kde dielektrické konštanty nemajú jednotky (sú bezrozmerné):

Tabuľka 1: Dielektrické konštanty niektorých materiálov pri teplote miestnosti.

Niektoré aplikácie dielektrických materiálov

Dielektrické materiály sú dôležité v globálnej spoločnosti so širokou škálou aplikácií, od pozemkových a satelitných komunikácií, medzi ktoré patrí rádiový softvér, GPS, monitorovanie životného prostredia prostredníctvom satelitov. (Sebastian, 2010)

Okrem toho Fiedziuszko a ďalší (2002) opisujú dôležitosť dielektrických materiálov pre vývoj bezdrôtovej technológie, a to aj pre bunkovú telefóniu. Vo svojej publikácii opisujú relevantný tento typ materiálov pri miniaturizácii zariadenia.

V tomto poradí nápadov vytvorila modernosť veľký dopyt po materiáloch s vysokými a nízkymi dielektrickými konštántmi na rozvoj technologického života. Tieto materiály sú základnými komponentmi internetových zariadení z hľadiska ukladania údajov, komunikácie a výkonnostných funkcií prenosu údajov. (Nalwa, 1999).

Odkazy

1. Fedziuszko, s. J., Hunter, i. C., Itah, t., Kobayashi a., Nishikawa, T., Stitzer, s. N., & Wakino, K. (2002). Dielektrické materiály, zariadenia a obvod. IEEE transaktuje o teórii a technikách mikrovlnnej rúry, 50 (3), 706-720.
2. Figueroa, D. (2001). Elektrická interakcia. Caracas, Venezuela: Miguel Angel García a syn SRL.
3. Giancoli, D. (2006). Fyzický. Princíp s aplikáciami. Mexiko: Pearson Education.
4. Nalwa, h. Siež. (Ed.). (1999). Príručka s nízkymi a vysokými dielektrickými konštantnými materiálmi a ich aplikáciami, sada dvoch objemu. Elsevier.
5. Sebastian, m. Tón. (2010). Dielektrické materiály pre bezdrôtovú komunikáciu. Elsevier.
6. Serway, r. & Jewett, J. (2005). Fyzika pre vedu a inžinierstvo. Mexiko: Medzinárodní Thomson Editors.