Qual é a constante dielétrica do meio

De volta à escola em aulas de física, o professor, falando sobre fenômenos elétricos, explicou o que é a constante dielétrica do meio. No futuro, se a profissão principal não estiver relacionada com engenharia elétrica, o tópico foi esquecido com segurança. Neste artigo, lembraremos o que está por trás dessa definição.

Normalmente, para explicar o termo "permitividade dielétrica do meio", é costume considerar um exemplo com um capacitor cujas placas são planas. Imagine o condensador mais simples no vácuo. Vamos determinar o valor da carga elétrica :

Qv = (U * S * Ev) / d,

Onde d é a distância entre as placas, U é a tensão, S é a área da placa e Ev é o dielétrico. Constante. O último é o valor de referência, é a constante dielétrica do meio sem ar (vácuo) e é igual a 8,85 * 10 para uma potência de -12 Farad por metro.

Mas nos capacitores da placa de separação, o meio pode ser não apenas um vácuo, mas também qualquer outro material dielétrico. Obviamente, neste caso, a constante dielétrica do meio difere de "Ev" e, portanto, a carga varia. Se o capacitor estiver conectado à fonte EMF, então o valor da carga nas placas torna-se Qz. A constante dielétrica do material é a proporção da carga das placas do capacitor conectado Qz à carga no caso do vácuo Qv, isto é,

E = Qz / Qv.

Obviamente, não há dimensão. Um capacitor alimentado consome energia adicional da fonte.

Na verdade, esta é a permissividade relativa do meio. Ele mostra quantas vezes a intensidade de interação de cargas separadas por um dielétrico diminui, em comparação com placas no vácuo. Também pode ser dito que esta é uma das características do material.

Se, no entanto, quando a carga nas placas se acumular, o fornecimento de energia pára, ocorre outro fenômeno. O valor da tensão diminui e, como conseqüência, a força do campo elétrico diminui . Por quê?

Qualquer material consiste em átomos com elétrons que rodam ao redor do núcleo. Quando um campo elétrico aparece, os transportadores de carga são dispersos em cada molécula de acordo com a polaridade da ação externa – há uma chamada polarização formando um dipolo. Este é o seu formulário eletrônico. O material em si pode consistir em moléculas tanto polares como não polares. No primeiro caso, a molécula é orientada de acordo com o campo (tensão), e uma vez que os dipolos se auto-orientam, a permissividade relativa é bastante alta. O valor de sua permeabilidade geralmente excede 100 unidades. No segundo caso (moléculas não-polares), embora o campo dipolo seja formado devido à ação do campo dipolo, parte da energia é gasto na manutenção de sua configuração espacial, portanto, a permeabilidade é insignificante e raramente excede 5 unidades. Vale ressaltar que a substância gasosa sempre tem um índice de permeabilidade reduzido devido ao pequeno número de moléculas por unidade de volume, independentemente da sua estrutura natural.

Para a maioria dos materiais dielétricos comuns, os dados de permeabilidade são fornecidos nas tabelas correspondentes, portanto, ao realizar cálculos, não há dificuldade em determinar o valor desejado. É interessante que o ar tenha uma permeabilidade de 1 unidade. Isso explica por que nos capacitores são utilizadas várias camadas dielétricas adicionais – cerâmica, mica, parafina, etc. Todos esses materiais, com maior permeabilidade, aumentam o valor da carga acumulada nas placas. Em outras palavras, a capacitância pode ser regulada não só pela disposição das placas, mas também pelo material que as separa. Os campeões entre substâncias com alta permeabilidade são cerâmicas (cerca de 80) e purificados a partir de impurezas de água (não inferior a 81).