Varför använder vi Dielektrics i kondensatorer?

How to use Dielectric Grease on Electrical Connections in Your Car (Juni 2019).

Anonim

Dielektrics är i grunden isolatorer, material som är dåliga ledare av elektrisk ström. Till skillnad från de fria elektronerna i en ledare är dess elektroner bundna till sina atomer. Följaktligen kan ingen ström strömma genom den.

Ett sådant material har ingen plats i ledande anordningar, såvida det inte är vanligt att isolera sig själv. Men om du tror att dielektrikum är förtjust av ingenjörer, är du väldigt felaktig. I själva verket är dielektrikum lika allmänt förekommande som transistorer. Mellan varje kondensator är ett dielektriskt, samma kondensatorer, utan vilket din pekskärm bara skulle vara ett glasplåt. Men hur ökar en isolator effekten av en kondensator?

Först måste vi förstå hur en kondensator fungerar.

Kondensatorn

De extra elektronerna kunde hysas om de på något sätt lockades av en kraft som var större än kraften av repulsion. Detta uppnås genom att placera en annan metallplatta parallellt med den. Parallellplattan är ansluten till batteriets positiva ände. På den punkten lockar den positiva terminalen elektronerna från plattan som den är ansluten till, vilket gör det positivt laddat.

Denna positivt laddade plattan kommer nu att ge den attraktionskraft vi önskade, vilket innebär att den kommer att locka till sig de extra elektroner som sänds av den negativa terminalen. På detta sätt kommer kondensatorn att lagra laddning. Denna laddning på plattan kan användas för att driva en annan krets i frånvaro av ett batteri genom att helt enkelt ansluta ledningarna till de negativa och positiva plattorna som de vanligtvis är på de två terminalerna på ett batteri.

Varför Dielektrics Förbättra Kapacitans

Kapacitans ges av förhållandet mellan plattans tvärsnittsarea och avståndet mellan dem. Kapacitans ökar om vi ökar plåtens tvärsnitt för den uppenbara orsaken till att en större tallrik kan rymma fler laddningar. Kapacitansen minskar med en ökning av avståndet mellan plattorna av den enkla anledningen att ett ökat avstånd försvagar de attraktiva krafterna som lockar och binder elektronerna till den andra plattan.

Vi har dock just funnit att kapacitans också är en direkt funktion av mediet mellan förmågan mellan plattorna att motstå jonisering. Mätningen av denna förmåga ges av dess permittivitet. Kapacitansen är därför lika med förhållandet mellan plattans tvärsnitt och avståndet mellan dem multiplicerat med medietillståndet mellan dem.

Sammanfattningsvis är en bra dielektrisk inte bara en isolator, men ett material som vägrar att jonisera till varje pris. De säkerställer också att plattorna alltid är åtskilda och därigenom avvärja möjligheten till en kortslutning. En ännu bättre dielektrisk är också robust och kan arbeta vid högre temperaturer.