Vad är den dielektriska konstanten?

De Dielektrisk konstant Det är ett värde associerat med materialet som placeras mellan plattorna på en kondensator (eller kondensor - figur 1) och som möjliggör optimering och ökning av dess funktion. (Giancoli, 2006). Dielektrisk är synonymt med elektrisk isolator, det vill säga de är material som inte tillåter passagen av elektrisk ström.

Detta värde är viktigt från många aspekter, eftersom det är vanligt för alla.

Bild 1: Olika typer av kondensatorer.

Till exempel använder våra minicomponenter, tv -apparater och multimedia -enheter likström för sina funktioner, men inhemska och industriella strömmar som når våra hem och jobb är alternativa strömmar. Hur är detta möjligt?.

Bild 2: Elektrisk krets av en inhemsk utrustning

Svaret på denna fråga ligger inom samma elektrisk och elektronisk utrustning: Kondensatorer (eller kondensatorer). Dessa komponenter tillåter bland annat att möjliggöra korrigering av växelströmmen till kontinuerlig ström och dess funktionalitet beror på kondensatorns geometri eller form och det dielektriska materialet som finns i dess design.

Dielektriska material spelar en viktig roll, eftersom de tillåter mycket att ta med plattorna som utgör kondensatorn, utan att bli berörd, och täcker utrymmet mellan dessa plattor med dielektriskt material för att öka kondensatorernas funktionalitet.

[TOC]

Ursprunget för den dielektriska konstanten: Kondensatorer och dielektriska material

Värdet på denna konstant är ett experimentellt resultat, det vill säga det kommer från experimenten gjorda med olika typer av isolerande material och resulterar i samma fenomen: ökad funktionalitet eller effektivitet hos en kondensator.

Kondensatorerna har associerat en fysisk storlek som kallas kapacitans "C" och som definierar mängden elektrisk laddning "Q" som kan lagra en kondensor genom att tillhandahålla en viss potentialskillnad "∆V" (ekvation 1).

Kan tjäna dig: Vilka är elementen i universum?(Ekvation 1)

Experimenten har kommit fram till att genom att helt täcka utrymmet mellan plattorna hos en kondensator med ett dielektriskt material ökar kondensatorerna sin kapacitans med en κ -faktor, kallad "dielektrisk konstant". (Ekvation 2).

(Ekvation 2)

Fig.

I den övre delen av figuren är kondensatorn med vakuum bland dess plattor (vakuum - som tillåter ∊0). Sedan, längst ner, presenteras samma kondensator med C '> C -kondensator, med en dielektrisk bland dess plattor (för att tillåta ∊).

Bild 3: Platta plattor kondensator utan dielektriska och dielektriska.

Figueroa (2005), listar tre funktioner för dielektriska material hos kondensatorer:

1. De tillåter en styv och kompakt konstruktion med en liten separation mellan de ledande plattorna.
2. De tillåter en större spänning att appliceras utan att orsaka utsläpp (det elektriska fältet är större än luften)
3. Ökar kondensatorkapacitansen i en κ -faktor som kallas materialets konstantkonstant.

Således indikerar författaren att κ "kallas materialets konstantkonstant och mäter svaret från dess molekylära dipoler på ett yttre magnetfält". Det vill säga den dielektriska konstanten är desto större polaritet hos materialmolekylerna.

Atommodeller av dielektriska

Materialet som finns i allmänhet, specifika molekylära arrangemang som beror på själva molekylerna och de element som utgör dem i varje material. Bland de molekylära arrangemangen som är involverade i dielektriska processer är de så kallade "polära molekylerna" eller polariserade.

I polära molekyler finns det en åtskillnad mellan den genomsnittliga positionen för negativa belastningar och den genomsnittliga positionen för positiva laddningar, vilket får dem att ha elektriska poler.

Det kan tjäna dig: konvektionsvärmeöverföring (med exempel)

Till exempel har vattenmolekylen (figur 4) en permanent polarisering eftersom det positiva belastningsdistributionscentret är vid mittpunkten mellan väteatomer. (Serway och Jewett, 2005).

Bild 4: Fördelning av vattenmolekylen.

Medan i Beh2 -molekylen (berylliumhydrid - figur 5), linjär molekyl, inträffar ingen polarisation, eftersom det positiva belastningsdistributionscentret (hydrogener) är beläget i det negativa belastningsdistributionscentret (beryllium), avbryter alla polariseringar som kan existera. Detta är en icke -polär molekyl.

Bild 5: Fördelning av en berylhydridmolekyl.

I samma ordningsordning, när ett dielektriskt material är i närvaro av ett elektriskt fält E, kommer molekylerna att justeras enligt det elektriska fältet, vilket orsakar en ytbelastningstäthet på de dielektriska ansikten som vetter mot kondensatorns plattor.

På grund av detta fenomen är det elektriska fältet inom dielektriken mindre än det yttre elektriska fältet som genereras av kondensatorn. I följande illustration (figur 6) visas en elektriskt polariserad dielektriska i en platt plattor kondensator.

Det är viktigt att notera att detta fenomen lättare är i polära material än i icke -polära på grund av förekomsten av polariserade molekyler som interagerar mer effektivt i närvaro av det elektriska fältet. Även om den enskilda närvaron av det elektriska fältet orsakar polarisering av icke -polära molekyler, härrörande i samma fenomen som med polära material.

Bild 6: Modeller av de polariserade molekylerna av en dielektriska på grund av det elektriska fältet har sitt ursprung i den laddade kondensatorn.

Dielektriska konstantvärden i vissa material

Beroende på funktionalitet, ekonomi och ultimat användbarhet av kondensatorer används olika isolerande material för att optimera deras drift.

Material som papper är mycket ekonomiska, även om de kan misslyckas med höga temperaturer eller vattenkontakt. Medan gummiet fortfarande är formbart men mer motståndskraftigt. Vi har också porslinet, som motstår höga temperaturer, även om det inte kan anpassas till olika sätt efter behov.

Kan tjäna dig: Vilka är de termiska egenskaperna och vad är det? (Med exempel)

Nedan visas en tabell som anges av den dielektriska konstanten för vissa material, där dielektriska konstanter inte har några enheter (är dimensionlösa):

Tabell 1: Dielektriska konstanter för vissa material vid rumstemperatur.

Vissa tillämpningar av dielektriska material

Dielektriska material är viktiga i det globala samhället med ett brett utbud av tillämpningar, från land- och satellitkommunikation som inkluderar radioprogramvara, GPS, miljöövervakning genom satelliter, bland andra. (Sebastian, 2010)

Dessutom beskriver Fiedziuszko m.fl. (2002) vikten av dielektriska material för utveckling av trådlös teknik, även för mobiltelefoni. I sin publikation beskriver de relevant av denna typ av material i miniatyriseringen av utrustningen.

I denna idéordning har moderniteten skapat en stor efterfrågan på material med höga och låga dielektriska konstanter för utvecklingen av ett teknologiskt liv. Dessa material är väsentliga komponenter för internetenheter när det gäller datalagring, kommunikation och dataöverföringsfunktioner. (Nalwa, 1999).

Referenser

1. Fedziuszko, s. J., Jägare, jag. C., Itah, t., Kobayashi och., Nishikawa, t., Stitzer, s. N., & Wakino, K. (2002). Dielektriska material, enheter och cirku. IEEE Transacts on Microwave Theory and Techniques, 50 (3), 706-720.
2. Figueroa, D. (2001). Elektrisk interaktion. Caracas, Venezuela: Miguel Angel García och son, SRL.
3. Giancoli, D. (2006). FYSISK. Princip med applikationer. Mexiko: Pearson Education.
4. Nalwa, h. S. (Ed.). (1999). Handbok med låga och höga dielektriska konstantmaterial och deras tillämpningar, två-volymuppsättning. Annars.
5. Sebastian, m. T. (2010). Dielektriska material för trådlös kommunikation. Annars.
6. Serway, R. & Jewett, J. (2005). Fysik för vetenskap och teknik. Mexiko: International Thomson Editores.