Ένα μονωτικό υλικό ανάμεσα στους οπλισμούς ενός πυκνωτή αυξάνει τη χωρητικότητά του κατά τη διηλεκτρική σταθερά K: C = K·Co. Το μάθημα εξηγεί γιατί, με την πόλωση των μορίων του διηλεκτρικού.
Β΄ Λυκείου · Φυσική θετικών · 25 λεπτά
Το μάθημα είναι στο σχολικό βιβλίο. Δεν το αντιγράφουμε εδώ. Άνοιξε το επίσημο
κεφάλαιο και γύρνα για την εξάσκηση.
Η σύνοψη, οι όροι και οι ασκήσεις γράφτηκαν με τη βοήθεια τεχνητής νοημοσύνης από το
σχολικό βιβλίο και μπορεί να έχουν λάθη. Πηγή είναι πάντα το βιβλίο: ό,τι σου φαίνεται περίεργο,
έλεγξέ το εκεί. Βρήκες λάθος; Γράψε μας στο aporia@signmak.com.
Σχεδιάγραμμα
Δική μας σύνοψη της ενότητας, για επανάληψη. Πηγή είναι πάντα το βιβλίο.
Τι έγινε
Διηλεκτρικά ή μονωτές, όπως λάδι, γυαλί, λαδόχαρτο, δεν αφήνουν φορτία να κινηθούν μέσα τους· οι περισσότεροι πυκνωτές έχουν ένα ανάμεσα στους οπλισμούς.
Ο πυκνωτής «σάντουιτς»: δύο μεταλλικά φύλλα με πλαστικό ανάμεσα, τυλιγμένα σε ρολό.
Το διηλεκτρικό κρατά τους οπλισμούς σε μικρή απόσταση, αντέχει ισχυρά πεδία (διηλεκτρική αντοχή) και αυξάνει τη χωρητικότητα.
Πείραμα: σε φορτισμένο και αποσυνδεδεμένο πυκνωτή, το διηλεκτρικό ρίχνει την ένδειξη του βολτομέτρου· το φορτίο μένει ίδιο, άρα η C αυξάνεται.
Διηλεκτρική σταθερά K = C/Co· για επίπεδο πυκνωτή με διηλεκτρικό C = K·εο·A/d.
Πόλωση: τα μόρια είναι ή γίνονται δίπολα και προσανατολίζονται στο πεδίο, ενώ η θερμική κίνηση εμποδίζει την πλήρη ευθυγράμμιση.
Στις επιφάνειες του διηλεκτρικού εμφανίζονται επαγόμενα φορτία αντίθετα με των οπλισμών, οπότε η ένταση και η τάση μικραίνουν κατά K.
Αν ο πυκνωτής μένει συνδεδεμένος με την πηγή, η τάση μένει σταθερή και με το διηλεκτρικό αυξάνεται το φορτίο του.
Γιατί βάζουμε διηλεκτρικό ανάμεσα στους οπλισμούς ενός πυκνωτή;
Για τρεις λόγους: κρατά τους οπλισμούς κοντά χωρίς να ακουμπούν, αντέχει πιο ισχυρά πεδία από τον αέρα χωρίς σπινθήρα και αυξάνει τη χωρητικότητα του πυκνωτή.
Τι είναι η διηλεκτρική σταθερά;
Ο λόγος K = C/Co της χωρητικότητας με διηλεκτρικό προς τη χωρητικότητα χωρίς αυτό. Είναι καθαρός αριθμός, μεγαλύτερος από 1, και χαρακτηρίζει το υλικό.
Γιατί μειώνεται η τάση όταν βάζουμε διηλεκτρικό σε αποσυνδεδεμένο πυκνωτή;
Το διηλεκτρικό πολώνεται: τα δίπολα των μορίων του ευθυγραμμίζονται με το πεδίο και στις επιφάνειές του εμφανίζονται αντίθετα φορτία. Έτσι το πεδίο μέσα στον πυκνωτή γίνεται K φορές πιο αδύναμο και η τάση πέφτει σε Vo/K, ενώ το φορτίο μένει ίδιο.
Ανοίγει το μενού κοινοποίησης του κινητού σου. Αν δεν υπάρχει, αντιγράφεται ο σύνδεσμος.
Νέα από το aporia.gr Νέες ενότητες και ό,τι βρίσκουμε στα θέματα των Πανελληνίων, στη σελίδα μας στο Facebook.