The dielektrická konstanta Je to hodnota spojená s materiálem, který je umístěn mezi deskami kondenzátoru (nebo kondenzátoru - obrázek 1) a který umožňuje optimalizovat a zvyšovat jeho funkci. (Giancoli, 2006). Dielektrikum je synonymem elektrického izolátoru, to znamená, že jsou to materiály, které neumožňují průchod elektrického proudu.
Tato hodnota je důležitá z mnoha aspektů, protože je běžné, že každý používá elektrické a elektronické zařízení v našich domovech, rekreačních prostorách, vzdělávacích nebo pracovních stanicích, ale určitě si neuvědomujeme složité procesy, které se v tomto zařízení vyskytují, aby mohl fungovat ..
Například naše minikomponenty, televizory a multimediální zařízení používají pro své funkce stejnosměrný proud, ale domácí a průmyslové proudy, které se dostávají do našich domovů a na pracoviště, jsou střídavé. Jak je tohle možné?.
Odpověď na tuto otázku je ve stejném elektrickém a elektronickém zařízení: kondenzátory (nebo kondenzátory). Tyto komponenty umožňují mimo jiné umožnit usměrnění střídavého proudu na stejnosměrný proud a jejich funkčnost závisí na geometrii nebo tvaru kondenzátoru a dielektrického materiálu přítomného v jeho konstrukci..
Dielektrické materiály hrají důležitou roli, protože umožňují, aby desky, které tvoří kondenzátor, byly velmi těsné, aniž by se dotýkaly, a zcela pokrývají prostor mezi uvedenými deskami dielektrickým materiálem, aby se zvýšila funkčnost kondenzátorů..
Rejstřík článků
Hodnota této konstanty je experimentálním výsledkem, to znamená, že pochází z experimentů prováděných s různými typy izolačních materiálů a vedoucích ke stejnému jevu: zvýšené funkčnosti nebo účinnosti kondenzátoru..
Kondenzátory mají přidruženou fyzickou veličinu zvanou kapacita „C“, která definuje množství elektrického náboje „Q“, které může kondenzátor uložit dodáním určitého potenciálního rozdílu „∆V“ (rovnice 1).
Experimenty dospěly k závěru, že úplným pokrytím prostoru mezi deskami kondenzátoru dielektrickým materiálem kondenzátory zvyšují svoji kapacitu o faktor κ, nazývaný „dielektrická konstanta“. (Rovnice 2).
Ilustrace plochého paralelního deskového kapacitního kondenzátoru C nabitého a následně s rovnoměrným elektrickým polem směřujícím dolů mezi jeho deskami je uvedena na obrázku 3..
V horní části obrázku je kondenzátor s vakuem mezi jeho deskami (vakuum - permitivita ∊0). Poté je dole uveden stejný kondenzátor s kapacitou C '> C s dielektrikem mezi deskami (permitivity ∊).
Figueroa (2005) uvádí tři funkce pro dielektrické materiály v kondenzátorech:
Autor tedy naznačuje, že κ „se nazývá dielektrická konstanta materiálu a měří odezvu jeho molekulárních dipólů na vnější magnetické pole“. To znamená, že dielektrická konstanta je větší, čím větší je polarita molekul materiálu..
Materiály mají obecně specifická molekulární uspořádání, která závisí na samotných molekulách a prvcích, které je tvoří v každém materiálu. Mezi molekulárními uspořádáními zapojenými do dielektrických procesů jsou takzvané „polární molekuly“ nebo polarizované.
V polárních molekulách existuje oddělení mezi střední polohou záporných nábojů a střední polohou kladných nábojů, což způsobuje, že mají elektrické póly.
Například molekula vody (obrázek 4) je trvale polarizována, protože střed distribuce kladného náboje je uprostřed mezi atomy vodíku. (Serway a Jewett, 2005).
Zatímco v molekule BeH2 (hydrid berylia - obrázek 5), lineární molekule, nedochází k polarizaci, protože centrum distribuce kladných nábojů (vodíky) je ve středu distribuce záporných nábojů (berylium), což ruší jakoukoli polarizaci, která může existovat. Toto je nepolární molekula.
Ve stejné žíle, když je dielektrický materiál v přítomnosti elektrického pole E, se molekuly vyrovnají jako funkce elektrického pole, což způsobí hustotu povrchového náboje na tvářích dielektrika, které směřují ke kondenzátorovým deskám..
Kvůli tomuto jevu je elektrické pole uvnitř dielektrika menší než vnější elektrické pole generované kondenzátorem. Následující ilustrace (obrázek 6) ukazuje elektricky polarizované dielektrikum v rovinném paralelním deskovém kondenzátoru..
Je důležité si uvědomit, že tento jev vede snadněji k polárním materiálům než k nepolárním, kvůli existenci polarizovaných molekul, které účinněji interagují v přítomnosti elektrického pole. Pouhá přítomnost elektrického pole způsobuje polarizaci nepolárních molekul, což vede ke stejnému jevu jako u polárních materiálů..
V závislosti na funkčnosti, hospodárnosti a maximální užitnosti kondenzátorů se k optimalizaci jejich výkonu používají různé izolační materiály..
Materiály, jako je papír, jsou velmi levné, i když mohou selhat při vysokých teplotách nebo při kontaktu s vodou. Zatímco je guma, je stále tvárná, ale odolnější. Máme také porcelán, který odolává vysokým teplotám, i když se podle potřeby nedokáže přizpůsobit různým tvarům..
Níže je tabulka, kde je specifikována dielektrická konstanta některých materiálů, kde dielektrické konstanty nemají žádné jednotky (jsou bezrozměrné):
Tabulka 1: Dielektrické konstanty některých materiálů při pokojové teplotě.
Dielektrické materiály jsou důležité v globální společnosti s širokou škálou aplikací, od pozemní a satelitní komunikace včetně rádiového softwaru, GPS, monitorování životního prostředí přes satelity, mezi ostatními. (Sebastian, 2010)
Fiedziuszko a další (2002) dále popisují význam dielektrických materiálů pro vývoj bezdrátové technologie, včetně buněčné telefonie. Ve své publikaci popisují význam tohoto typu materiálů při miniaturizaci zařízení.
V tomto pořadí myšlenek modernost vyvolala velkou poptávku po materiálech s vysokými a nízkými dielektrickými konstantami pro rozvoj technologického života. Tyto materiály jsou základními součástmi internetových zařízení, pokud jde o funkce ukládání dat, komunikaci a výkon datových přenosů. (Nalwa, 1999).
Zatím žádné komentáře