Apa konstanta dielektrik?

Itu Konstanta dielektrik Ini adalah nilai yang terkait dengan bahan yang ditempatkan di antara pelat kapasitor (atau kondensor - Gambar 1) dan yang memungkinkan mengoptimalkan dan meningkatkan fungsinya. (Giancoli, 2006). Dielektrik identik dengan isolator listrik, yaitu, mereka adalah bahan yang tidak memungkinkan lewatnya arus listrik.

Nilai ini penting dari banyak aspek, karena itu umum untuk semua orang.

Gambar 1: Berbagai jenis kapasitor.

Misalnya, komponen mini kami, televisi, dan perangkat multimedia kami menggunakan arus searah untuk fungsinya, tetapi arus domestik dan industri yang mencapai rumah dan pekerjaan kami adalah arus alternatif. Bagaimana ini mungkin?.

Gambar 2: Sirkuit Listrik Peralatan Domestik

Jawaban atas pertanyaan ini berada dalam peralatan listrik dan elektronik yang sama: kapasitor (atau kapasitor). Komponen -komponen ini memungkinkan, antara lain, untuk memungkinkan perbaikan arus bolak -balik ke arus kontinu dan fungsinya tergantung pada geometri atau bentuk kapasitor dan bahan dielektrik yang ada dalam desainnya.

Bahan dielektrik memainkan peran penting, karena mereka memungkinkan banyak untuk membawa pelat yang membentuk kapasitor, tanpa disentuh, dan sepenuhnya menutupi ruang antara pelat ini dengan bahan dielektrik untuk meningkatkan fungsionalitas kapasitor.

[TOC]

Asal konstanta dielektrik: kapasitor dan bahan dielektrik

Nilai konstanta ini adalah hasil eksperimen, yaitu, berasal dari percobaan yang dibuat dengan berbagai jenis bahan isolasi dan menghasilkan fenomena yang sama: peningkatan fungsionalitas atau efisiensi kapasitor.

Kapasitor telah mengaitkan besarnya fisik yang disebut kapasitansi "C" dan yang menentukan jumlah muatan listrik "Q" yang dapat menyimpan kondensor dengan memberikan perbedaan potensial tertentu "∆V" (Persamaan 1).

Dapat melayani Anda: apa elemen alam semesta?(Persamaan 1)

Eksperimen telah menyimpulkan bahwa dengan sepenuhnya menutupi ruang antara pelat kapasitor dengan bahan dielektrik, kapasitor meningkatkan kapasitansi mereka dengan faktor κ, yang disebut "konstanta dielektrik". (Persamaan 2).

(Persamaan 2)

Gambar 3 menyajikan ilustrasi kapasitor kapasitansi C dari plak yang dimuat paralel dan, akibatnya, dengan medan listrik yang seragam diarahkan di antara pelatnya.

Di bagian atas gambar adalah kapasitor dengan vakum di antara pelatnya (vakum - memungkinkan ∊0). Kemudian, di bagian bawah, kapasitor yang sama dengan kapasitor C '> C disajikan, dengan dielektrik di antara pelatnya (memungkinkan ∊).

Gambar 3: Kapasitor pelat datar tanpa dielektrik dan dielektrik.

Figueroa (2005), mencantumkan tiga fungsi untuk bahan dielektrik dalam kapasitor:

1. Mereka memungkinkan konstruksi yang kaku dan ringkas dengan pemisahan kecil antara pelat konduktif.
2. Mereka memungkinkan tegangan yang lebih besar diterapkan tanpa menyebabkan pelepasan (medan listrik yang pecah lebih besar dari udara)
3. Meningkatkan kapasitansi kapasitor dalam faktor κ yang dikenal sebagai konstanta material material.

Dengan demikian, penulis menunjukkan bahwa, κ "disebut konstan material dari material dan mengukur respons dipol molekulnya terhadap medan magnet eksternal". Yaitu, konstanta dielektrik adalah semakin besar polaritas molekul material.

Model atom dielektrik

Bahan yang ada, secara umum, pengaturan molekuler spesifik yang bergantung pada molekul itu sendiri dan unsur -unsur yang membentuknya dalam setiap bahan. Di antara pengaturan molekuler yang terlibat dalam proses dielektrik adalah "molekul kutub" yang disebut SO atau terpolarisasi.

Dalam molekul kutub, ada pemisahan antara posisi rata -rata beban negatif dan posisi rata -rata muatan positif, menyebabkan mereka memiliki tiang listrik.

Ini dapat melayani Anda: Perpindahan Panas Konveksi (dengan contoh)

Sebagai contoh, molekul air (Gambar 4) memiliki polarisasi permanen karena pusat distribusi beban positif berada di titik tengah antara atom hidrogen. (Serway dan Jewett, 2005).

Gambar 4: Distribusi molekul air.

Sementara dalam molekul Beh2 (Berilium hidrida - Gambar 5), molekul linier, tidak ada polarisasi yang terjadi, karena pusat distribusi beban positif (hidrogen) terletak di pusat distribusi beban negatif (berilium), membatalkan polarisasi apa pun yang mungkin ada. Ini adalah molekul non -polar.

Gambar 5: Distribusi molekul beryl hidrida.

Dalam urutan ide yang sama, ketika bahan dielektrik berada di hadapan medan listrik E, molekul akan diselaraskan sesuai dengan medan listrik, menyebabkan kepadatan beban permukaan pada wajah dielektrik yang menghadap pelat kapasitor kapasitor.

Karena fenomena ini, medan listrik dalam dielektrik kurang dari medan listrik eksternal yang dihasilkan oleh kapasitor. Dalam ilustrasi berikut (Gambar 6) dielektrik terpolarisasi listrik ditunjukkan dalam kapasitor pelat datar.

Penting untuk dicatat bahwa fenomena ini lebih mudah dalam bahan kutub daripada di non -polar, karena adanya molekul terpolarisasi yang berinteraksi lebih efisien dengan adanya medan listrik. Meskipun, kehadiran tunggal medan listrik menyebabkan polarisasi molekul non -polar, yang berasal dalam fenomena yang sama seperti halnya bahan kutub.

Gambar 6: Model molekul terpolarisasi dari dielektrik karena medan listrik yang berasal dari kapasitor yang dimuat.

Nilai konstan dielektrik dalam beberapa bahan

Bergantung pada fungsionalitas, ekonomi dan utilitas tertinggi kapasitor, berbagai bahan isolasi digunakan untuk mengoptimalkan operasinya.

Bahan seperti kertas sangat ekonomis, meskipun mereka dapat gagal dengan suhu tinggi atau kontak air. Sementara karet masih mudah ditempa tetapi lebih tahan. Kami juga memiliki porselen, yang menolak suhu tinggi meskipun tidak dapat disesuaikan dengan cara yang berbeda sesuai kebutuhan.

Dapat melayani Anda: apa sifat termal dan apa itu? (Dengan contoh)

Di bawah ini adalah tabel yang ditentukan oleh konstanta dielektrik dari beberapa bahan, di mana konstanta dielektrik tidak memiliki unit (tidak dimensi):

Tabel 1: Konstanta dielektrik beberapa bahan pada suhu kamar.

Beberapa aplikasi bahan dielektrik

Bahan dielektrik penting dalam masyarakat global dengan berbagai aplikasi, dari komunikasi tanah dan satelit yang mencakup perangkat lunak radio, GPS, pemantauan lingkungan melalui satelit, antara lain. (Sebastian, 2010)

Selain itu, Fiedziuszko dan lainnya (2002) menggambarkan pentingnya bahan dielektrik untuk pengembangan teknologi nirkabel, bahkan untuk telepon seluler. Dalam publikasi mereka, mereka menggambarkan relevan dari jenis bahan ini dalam miniaturisasi peralatan.

Dalam urutan ide ini, modernitas telah menghasilkan permintaan besar untuk bahan dengan konstanta dielektrik tinggi dan rendah untuk pengembangan kehidupan teknologi. Bahan -bahan ini adalah komponen penting untuk perangkat internet dalam hal penyimpanan data, komunikasi dan transmisi data fungsi kinerja. (Nalwa, 1999).

Referensi

1. Fedziuszko, s. J., Hunter, i. C., Itah, t., Kobayashi, dan., Nishikawa, t., Stitzer, s. N., & Wakino, k. (2002). Bahan dielektrik, perangkat, dan sirku. IEEE bertransaksi pada teori dan teknik microwave, 50 (3), 706-720.
2. Figueroa, d. (2001). Interaksi listrik. Caracas, Venezuela: Miguel Angel García dan Son, SRL.
3. Giancoli, d. (2006). FISIK. Prinsip dengan aplikasi. Meksiko: Pendidikan Pearson.
4. Nalwa, h. S. (Ed.). (1999). Buku pegangan bahan konstan dielektrik rendah dan tinggi dan aplikasinya, set dua volume. Elsevier.
5. Sebastian, m. T. (2010). Bahan Dielektrik untuk Komunikasi Nirkabel. Elsevier.
6. Serway, r. & Jewett, J. (2005). Fisika untuk Sains dan Teknik. Meksiko: Editor Internasional Thomson.