Det Dielektrisk konstant Det er en værdi forbundet med materialet, der er placeret mellem pladerne på en kondensator (eller kondensator - figur 1), og som muliggør optimering og øgning af dens funktion. (Giancoli, 2006). Dielektrisk er synonymt med elektrisk isolator, det vil sige, de er materialer, der ikke tillader passage af elektrisk strøm.
Denne værdi er vigtig fra mange aspekter, da det er almindeligt for alle at bruge elektrisk og elektronisk udstyr i vores hjem, rekreative rum, uddannelses- eller arbejdsstationer, men vi er helt sikkert ikke opmærksomme på de komplicerede processer, der forekommer i dette udstyr for at kunne fungere ..
For eksempel bruger vores minikomponenter, fjernsyn og multimedieenheder jævnstrøm til deres funktioner, men de indenlandske og industrielle strømme, der når vores hjem og arbejdspladser, er skiftende strømme. Hvordan er det muligt?.
Svaret på dette spørgsmål ligger inden for det samme elektriske og elektroniske udstyr: kondensatorer (eller kondensatorer). Disse komponenter tillader blandt andet at gøre det muligt at rette op på vekselstrøm til jævnstrøm, og deres funktionalitet afhænger af kondensatorens geometri eller form og det dielektriske materiale, der er til stede i dens design..
Dielektriske materialer spiller en vigtig rolle, da de tillader, at pladerne, der udgør kondensatoren, er meget tæt uden at røre ved og fuldstændigt dækker rummet mellem pladerne med dielektrisk materiale for at øge kondensatorernes funktionalitet..
Artikelindeks
Værdien af denne konstant er et eksperimentelt resultat, det vil sige, det kommer fra eksperimenter udført med forskellige typer isoleringsmaterialer og resulterer i det samme fænomen: øget funktionalitet eller effektivitet af en kondensator..
Kondensatorer har tilknyttet en fysisk størrelse kaldet kapacitans "C" og der definerer mængden af elektrisk ladning "Q" som en kondensator kan lagre ved at levere en bestemt potentialforskel "potentialV" (ligning 1).
Eksperimenter har konkluderet, at kondensatorerne ved at fuldstændigt dække rummet mellem pladerne på en kondensator med et dielektrisk materiale øger deres kapacitans med en faktor K, kaldet "dielektrisk konstant." (Ligning 2).
En illustration af en flad parallel pladekapacitans C kondensator ladet og følgelig med et ensartet elektrisk felt rettet nedad mellem dens plader er vist i figur 3..
I den øverste del af figuren er kondensatoren med et vakuum mellem sine plader (vakuum - permittivitet ∊0). Derefter vises den samme kondensator med kapacitans C '> C i bunden med et dielektrikum mellem dets plader (med permittivitet ∊).
Figueroa (2005) viser tre funktioner til dielektriske materialer i kondensatorer:
Således angiver forfatteren, at κ "kaldes materialets dielektriske konstant og måler responset af dets molekylære dipoler på et eksternt magnetfelt". Det vil sige, at den dielektriske konstant er større jo større polariteten af materialets molekyler..
Materialer har generelt specifikke molekylære arrangementer, der afhænger af molekylerne selv og de elementer, der udgør dem i hvert materiale. Blandt de molekylære arrangementer, der er involveret i dielektriske processer, er de såkaldte "polære molekyler" eller polariserede.
I polære molekyler er der en adskillelse mellem den midterste position af de negative ladninger og den midterste position af de positive ladninger, hvilket får dem til at have elektriske poler.
For eksempel er vandmolekylet (figur 4) permanent polariseret, fordi midten af den positive ladningsfordeling er midt mellem hydrogenatomer. (Serway og Jewett, 2005).
Mens der i BeH2-molekylet (berylliumhydrid - figur 5), et lineært molekyle, er der ingen polarisering, da fordelingscenteret for positive ladninger (hydrogener) er i centrum for fordelingen af negative ladninger (beryllium), hvilket annullerer enhver polarisering, der kan eksistere. Dette er et ikke-polært molekyle.
På samme måde, når et dielektrisk materiale er i nærvær af et elektrisk felt E, vil molekylerne justeres som en funktion af det elektriske felt, hvilket forårsager en overfladeladningstæthed på overfladerne af dielektrikumet, der vender mod kondensatorpladerne..
På grund af dette fænomen er det elektriske felt inde i dielektrikumet mindre end det eksterne elektriske felt, der genereres af kondensatoren. Den følgende illustration (figur 6) viser et elektrisk polariseret dielektrikum i en plan-parallel pladekondensator..
Det er vigtigt at bemærke, at dette fænomen lettere resulterer i polære materialer end i ikke-polære, på grund af eksistensen af polariserede molekyler, der interagerer mere effektivt i nærværelse af det elektriske felt. Selvom den blotte tilstedeværelse af det elektriske felt forårsager polarisering af ikke-polære molekyler, hvilket resulterer i det samme fænomen som med polære materialer..
Afhængigt af kondensatorens funktionalitet, økonomi og ultimative anvendelighed anvendes forskellige isoleringsmaterialer til at optimere deres ydeevne..
Materialer som papir er meget billige, selvom de kan svigte ved høje temperaturer eller i kontakt med vand. Mens det er gummi, er det stadig formbart, men mere modstandsdygtigt. Vi har også porcelæn, der modstår høje temperaturer, selvom det ikke kan tilpasse sig forskellige former efter behov..
Nedenfor er en tabel, hvor den dielektriske konstant for nogle materialer er specificeret, hvor de dielektriske konstanter ikke har nogen enheder (de er dimensionsløse):
Tabel 1: Dielektriske konstanter af nogle materialer ved stuetemperatur.
Dielektriske materialer er vigtige i det globale samfund med en bred vifte af applikationer, fra jordbaseret og satellitkommunikation, herunder radiosoftware, GPS, miljøovervågning gennem satellitter, blandt andre. (Sebastian, 2010)
Desuden beskriver Fiedziuszko og andre (2002) vigtigheden af dielektriske materialer for udviklingen af trådløs teknologi, herunder for mobiltelefoni. I deres publikation beskriver de relevansen af denne type materialer i miniaturisering af udstyr.
I denne rækkefølge af ideer har modernitet skabt en stor efterspørgsel efter materialer med høje og lave dielektriske konstanter til udvikling af et teknologisk liv. Disse materialer er vigtige komponenter til Internet-enheder med hensyn til datalagringsfunktioner, kommunikation og ydeevne af dataoverførsler. (Nalwa, 1999).
Endnu ingen kommentarer