منو
 کاربر Online
1004 کاربر online

گذردهی عایق

تازه کردن چاپ
علوم طبیعت > فیزیک > الکتریسیته و مغناطیس > الکتریسیته
علوم طبیعت > فیزیک > فیزیک جامد و الکترونیک > فیزیک الکترونیک
(cached)

دید کلی

آزمایش نشان می‌دهد که ظرفیت الکتریکی یک خازن نه فقط به شکل هندسی ، اندازه و آرایش متقابل رساناهای آن بلکه به خواص عایق (دی الکتریک) پر کننده فضای بین این رساناها نیز بستگی دارد.



تصویر

آزمایش اثر دی الکتریک

خازن مسطحی را باردار کنید و اندازه ولتاژ دو سر آن را از روی ولت متر بخوانید. بعد یک صفحه کائوچویی خنثی در فاصله بین صفحات خازن بگذارید. خواهید دید که اختلاف پتاسیل الکتریکی بین دو سر خازن به مقدار زیادی کاهش پیدا کرد. اگر صفحه کائوچو را بردارید، از نو ولتاژ قبلی را روی ولت متر خواهید خواند. این آزمایش نشان می‌دهد که با تعویض جای هوا با کائوچو ظرفیت خازن افزایش می‌یابد. اگر دی الکتریک دیگری به جای کائوچو بگذارید. نتیجه متفاوتی برای ولتاژ بدست می‌آورید. اگر ظرفیت خازن را هنگامی که بین صفحات آن خالی است با C0 و ظرفیت همان خازن را هنگامی که فاصله بین صفحات تماما با دی الکتریک پر شود، C باشد. این دو ظرفیت از طریق خاصیت دی الکتریک که آنرا با ε نشان می دهیم و به آن گذردهی الکتریکی عایق می‌گوییم ، به هم مربوط می‌شوند. به عبارتی: C = εC0

آنچه گفتیم نه تنها در مورد خازن مسطح بلکه درباره خازنهای نوع دیگر نیز صادق است. هرگاه در خازن بجای هوا عایق دیگری بگذاریم ظرفیت خازن ε برابر می‌شود.

جدول گذردهی عایق در متریک SI

ماده گذردهی عایق ماده گذردهی عایق
هوا 1.0006 میکا 6-8
کهربا 2.8 پارافین 2.3
سفال (برای مهندسی رادیو) تا 80 کوارتز 4.5
کائوچو 3 آب خالص 81
شیشه 4-7

مکانیزم علمی افزایش ظرفیت با گذردهی عایق

ظرفیت خازن فقط وقتی ε برابر می‌شود که همه خطوط میدان الکتریکی که از یک صفحه دیگر می‌روند، از میان عایق خازن بگذرند. مثلا آن را می‌توان در خازنی مشاهده کرد که به تمامی در داخل مایع دی الکتریک انداخته شده است. با وجود این هرگاه فاصله بین دو صفحه در مقایسه با ابعاد آنها کوچک باشد، می‌توان پذیرفت که فقط فضای بین رساناها را با دی الکتریک پر کنیم. زیرا میدان الکتریکی خازن عملا در این ناحیه جایگزین می‌شود.

با قرار دادن ماده‌ای با گذر دهی بالا بین صفحات می‌توان ظرفیت خازن را به مقدار زیادی بالا برد. در کارهای عملی امروزه از این امر استفاده می‌کنند و به جای هوا از عایقهایی مانند شیشه ، میکا ، پارافین ، کاغذ یا مواد دیگری بکار می‌برند. در چگالنده‌های صنعتی عایقهایی مانند کاغذ آغشته به پارافین به عنوان دی الکتریک بکار می‌رود.

بدیهی است جهت ساخت خازنها فقط دی الکتریکهایی که خواص عایقی خوبی دارند مورد استفاده قرار می‌گیرند، در غیر این صورت بارها به داخل دی الکتریک نفوذ می‌کنند. به این دلیل آب به رغم گذردهی بالایش برای ساخت خازنها مناسب نیست، زیرا فقط هنگامی می‌شود به عنوان دی الکتریک خوب از آن استفاده کرد که به میزان بسیار بالایی خالص شده باشد.

تغییرات پارامترهای خازن به توسط دی الکتریک

  • دی الکتریک ظرفیت خازن را برابر ε می‌کند: C = εC0

  • دی الکتریک شدت میدان الکتریکی در بین جوشن های خازن را کاهش می دهد: E = E0 که در آن E0 میدان الکتریکی خازن بدون دی الکتریک و E میدان الکتریکی خازن با دی الکتریک می‌باشد.

  • اگر دو بار نقطه‌ای در داخل دی الکتریک باشند، شدت میدان الکتریکی هر بار در محل بار دیگری نیز کاهش می‌یابد. در نتیجه نیروی مؤثر روی هر بار در مقایسه با خلأ نیز با همان نسبت کاهش می‌یابد، یعنی: در مورد نیروی بین جوشنهای خازن نیز چنین است: F = F0

مباحث مرتبط با عنوان



تعداد بازدید ها: 17951


ارسال توضیح جدید
الزامی
big grin confused جالب cry eek evil فریاد اخم خبر lol عصبانی mr green خنثی سوال razz redface rolleyes غمگین smile surprised twisted چشمک arrow



از پیوند [http://www.foo.com] یا [http://www.foo.com|شرح] برای پیوندها.
برچسب های HTML در داخل توضیحات مجاز نیستند و تمام نوشته ها ی بین علامت های > و < حذف خواهند شد..