Apa itu Listrik? (Dengan percobaan)

Itu Tunjangan Listrik Itu adalah parameter yang mengukur respons media terhadap adanya medan listrik. Ini dilambangkan dengan huruf Yunani ε dan nilainya untuk kekosongan, yang berfungsi sebagai referensi untuk cara lain, adalah sebagai berikut: ε_{salah satu} = 8.8541878176 x 10^-12  C² /N.M² 

Sifat medium memberinya respons khusus terhadap medan listrik. Dengan cara ini suhu, kelembaban, berat molekul, geometri molekul konstituen, ketegangan mekanik di dalam atau bahwa ada beberapa arah preferensial dalam ruang di mana keberadaan bidang difasilitasi.

Gambar 1. Udara menjadi pengemudi di atas tegangan tertentu. Sumber: Pixabay.

Dalam kasus terakhir dikatakan bahwa materi tersebut muncul Anisotropi. Dan ketika tidak ada arah yang lebih disukai material dipertimbangkan isotropik. Permeabilitas dari segala cara homogen dapat diekspresikan berdasarkan permeabilitas vakum ε_{salah satu} Melalui ekspresi:

ε = κε_{salah satu}

Di mana κ adalah permeabilitas relatif material, juga disebut Konstanta dielektrik, jumlah tanpa dimensi yang telah ditentukan secara eksperimental untuk banyak bahan. Nanti cara untuk melakukan pengukuran ini akan dijelaskan.

[TOC]

Dielektrik dan kapasitor

Dielektrik adalah bahan yang tidak menghantarkan listrik dengan baik, sehingga dapat digunakan sebagai isolator. Namun, ini tidak mencegah materi menanggapi medan listrik eksternal, menciptakannya sendiri.

Berikut ini kita akan menganalisis respons bahan dielektrik isotropik seperti kaca, lilin, kertas, porselen dan beberapa lemak yang biasa digunakan dalam elektronik.

Medan listrik di luar dielektrik dapat dibuat antara dua lembar logam dari kapasitor plakat datar.

Dapat melayani Anda: Teorema THévenin: Apa yang terdiri dari, aplikasi, dan contoh

Dielektrik, tidak seperti pengemudi seperti tembaga, kekurangan beban bebas yang dapat dipindahkan di dalam material. Molekul yang membentuknya netral secara elektrik, tetapi beban dapat sedikit bergerak. Dengan cara ini mereka dapat dimodelkan sebagai dipol listrik.

Dipol netral secara elektrik, tetapi beban positif dipisahkan jarak kecil dari beban negatif. Dalam bahan dielektrik dan dengan tidak adanya medan listrik eksternal, dipol biasanya didistribusikan secara acak, seperti yang dapat dilihat pada Gambar 2.

Gambar 2. Dalam bahan dielektrik dipol berorientasi acak. Sumber: Made sendiri.

Dielektrik dalam medan listrik eksternal

Ketika dielektrik diperkenalkan di tengah bidang eksternal, misalnya yang dibuat di dalam dua lembar konduktif, dipol direorganisasi dan beban dipisahkan, menciptakan medan listrik internal dalam material dalam arah yang berlawanan dengan eksternal bidang.

Ketika perpindahan ini terjadi, dikatakan bahwa bahannya Terpolarisasi.

Gambar 3. Bahan dielektrik terpolarisasi. Sumber: Made sendiri.

Polarisasi yang diinduksi ini menyebabkan medan listrik bersih atau yang dihasilkan DAN Berkurang, efek yang ditunjukkan pada Gambar 3, karena bidang eksternal dan bidang internal yang dihasilkan oleh polarisasi tersebut, memiliki arah yang sama tetapi indera yang berlawanan. Besarnya DAN Itu diberikan oleh:

E = e_{salah satu} - DAN_yo

Lapangan eksternal mengalami pengurangan berkat interaksi dengan materi dalam faktor yang disebut κ atau konstanta dielektrik material, sifat makroskopik yang sama. Dalam hal jumlah ini bidang yang dihasilkan atau bersih adalah:

E = e_{salah satu}/κ

Κ konstanta dielektrik adalah tunjangan relatif material, jumlah tanpa dimensi yang selalu lebih besar dari 1 dan sama dengan 1 dalam ruang hampa.

Dapat melayani Anda: galaksi tidak teratur: pembentukan, karakteristik, jenis, contoh

κ = ε/ε_{salah satu}

Atau ε = κε_{salah satu} seperti yang dijelaskan di awal. Unit ε sama dengan ε_{salah satu}: C² /N.M² dari m.

Pengukuran tunjangan listrik

Efek memasukkan dielektrik di antara pelat kondensor adalah untuk memungkinkan penyimpanan beban tambahan, yaitu peningkatan kapasitas. Fakta ini ditemukan oleh Michael Faraday pada abad ke -19.

Dimungkinkan untuk mengukur konstanta dielektrik dari suatu bahan menggunakan kapasitor plak datar paralel sebagai berikut: Ketika hanya ada udara di antara pelat, dapat ditunjukkan bahwa kapasitas diberikan oleh:

C_{salah satu} = ε_{salah satu}. Iklan

Di mana C_{salah satu} Itu adalah kapasitas kapasitor, KE Itu adalah area piring dan D adalah jarak di antara mereka. Tetapi ketika memasukkan dielektrik, kapasitas meningkat dalam faktor κ, seperti yang terlihat pada bagian sebelumnya, dan kemudian kapasitas C C yang baru sebanding dengan aslinya:

C = κε_{salah satu}. A/d = ε. Iklan

Alasan antara final dan kapasitas awal adalah konstanta dielektrik material atau tunjangan relatif:

κ = C /C_{salah satu} 

Dan tunjangan listrik absolut dari material yang dimaksud diketahui melalui:

ε = ε_{salah satu} .  (C / c_{salah satu})

Langkah -langkah tersebut dapat dengan mudah dilakukan jika multimeter yang mampu mengukur kapasitansi tersedia. Alternatifnya adalah mengukur tegangan VO di antara pelat kondensor tanpa dielektrik dan terisolasi dari sumbernya. Dielektrik kemudian diperkenalkan dan penurunan tegangan diamati, yang nilainya akan menjadi V.

Lalu κ = v_{salah satu} / V

Bereksperimen untuk mengukur tunjangan listrik udara

-Bahan

- Pemisahan paralel piring piring datar.

- Sekrup mikrometrik atau vernier.

Dapat melayani Anda: Gelombang Mekanik: Karakteristik, Properti, Rumus, Jenis

- Multimeter yang memiliki fungsi pengukuran kapasitas.

- Kertas grafik.

-Prosedur

- Pilih pemisahan D Di antara pelat kondensor dan dengan bantuan multimeter mengukur kapasitas C_{salah satu}. Tuliskan pasangan data dalam tabel nilai.

- Ulangi prosedur sebelumnya untuk setidaknya 5 pemisahan dari pelat.

- Temukan hasil bagi (IKLAN) Untuk masing -masing pengukuran yang diukur.

- Terima kasih atas ekspresinya C_{salah satu} = ε_{salah satu}. Iklan Diketahui bahwa c_{salah satu} Itu sebanding dengan hasil bagi (Iklan). Grafik pada kertas milimeter setiap nilai C_{salah satu} dengan nilai masing -masing Iklan.

- Sesuaikan secara visual garis terbaik dan tentukan kemiringan Anda. Atau temukan kemiringan dengan regresi linier. Nilai kemiringan adalah tunjangan udara.

Penting

Pemisahan antara pelat tidak boleh melebihi sekitar 2 mm, karena persamaan untuk kapasitas kapasitor pelat datar paralel adalah pelat yang tak terbatas. Namun, ini adalah pendekatan yang cukup baik, karena sisi pelat selalu jauh lebih besar dari pemisahan di antara mereka.

Eksperimen ini menentukan tunjangan udara, yang cukup dekat dengan vakum. Konstanta dielektrik vakum adalah κ = 1, sedangkan udara kering κ = 1.00059.

Referensi

1. Dielektrik. Konstanta dielektrik. Pulih dari: tukang listrik.Cl.
2. Figueroa, Douglas. 2007. Seri Fisik untuk Sains dan Teknik. Volume 5 Interaksi Listrik. 2nd. Edisi. 213-215.
3. Laboratori d'Ectricitat I Magnetisme (UPC). Tunjangan relatif dari suatu material. Dipulihkan dari: Elaula.adalah.
4. Monge, m. Dielektrik. Medan elektrostatik. University Carlos III dari Madrid. Pulih dari: ocw.UC3M.adalah.
5. Sears, Zemansky. 2016. Fisika Universitas dengan Fisika Modern. 14^th. Ed. 797 - 806.