De dielektrisk konstant Det är ett värde associerat med materialet som placeras mellan plattorna på en kondensator (eller kondensator - 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 passage av elektrisk ström.
Detta värde är viktigt från många aspekter, eftersom det är vanligt att alla använder elektrisk och elektronisk utrustning i våra hem, fritidsutrymmen, utbildnings- eller arbetsstationer, men vi är säkert inte medvetna om de komplicerade processerna som förekommer i denna utrustning för att kunna fungera ..
Till exempel använder minikomponenter, tv-apparater och multimediaenheter likström för sina funktioner, men de inhemska och industriella strömmarna som når våra hem och arbetsplatser är alternerande strömmar. Hur är detta möjligt?.
Svaret på denna fråga ligger inom samma elektriska och elektroniska utrustning: kondensatorer (eller kondensatorer). Dessa komponenter tillåter bland annat att möjliggöra korrigering av växelström till likström och deras funktionalitet beror på kondensatorns geometri eller form och det dielektriska material som finns i dess konstruktion..
Dielektriska material spelar en viktig roll, eftersom de tillåter att plattorna som utgör kondensatorn är mycket nära, utan att röra vid dem, och helt täcker utrymmet mellan plattorna med dielektriskt material för att öka kondensatorernas funktionalitet..
Artikelindex
Värdet av denna konstant är ett experimentellt resultat, det vill säga den kommer från experiment utförda med olika typer av isoleringsmaterial och resulterar i samma fenomen: ökad funktionalitet eller effektivitet hos en kondensator..
Kondensatorer har associerat en fysisk kvantitet som kallas kapacitans "C" och som definierar mängden elektrisk laddning "Q" som en kondensator kan lagra genom att leverera en viss potentialskillnad "∆V" (ekvation 1).
Experiment har dragit slutsatsen att genom att helt täcka utrymmet mellan kondensatorplattorna med ett dielektriskt material ökar kondensatorerna sin kapacitans med en faktor κ, kallad "dielektrisk konstant." (Ekvation 2).
En illustration av en platt parallell platt kapacitans C kondensator laddad och följaktligen med ett enhetligt elektriskt fält riktat nedåt mellan dess plattor presenteras i figur 3..
I den övre delen av figuren är kondensatorn med ett vakuum mellan plattorna (vakuum - permittivitet ∊0). Sedan, längst ner, presenteras samma kondensator med kapacitans C '> C, med ett dielektrikum mellan dess plattor (med permittivitet ∊).
Figueroa (2005) listar tre funktioner för dielektriska material i kondensatorer:
Således indikerar författaren att κ "kallas materialets dielektriska konstant och mäter svaret från dess molekylära dipoler på ett externt magnetfält". Det vill säga den dielektriska konstanten är större ju större polariteten hos materialets molekyler..
Material har i allmänhet specifika molekylarrangemang som beror på själva molekylerna och de element som utgör dem i varje material. Bland de molekylära arrangemang som är involverade i dielektriska processer är de så kallade "polära molekylerna" eller polariserade.
I polära molekyler finns det en skillnad mellan mittläget för de negativa laddningarna och mittpositionen för de positiva laddningarna, vilket får dem att ha elektriska poler.
Till exempel är vattenmolekylen (figur 4) permanent polariserad eftersom mitten av den positiva laddningsfördelningen ligger halvvägs mellan väteatomerna. (Serway och Jewett, 2005).
Medan i BeH2-molekylen (berylliumhydrid - figur 5), en linjär molekyl, finns det ingen polarisering, eftersom fördelningscentrumet för positiva laddningar (väten) är i centrum för fördelningen av negativa laddningar (beryllium), vilket avbryter någon polarisering som kan finnas. Detta är en icke-polär molekyl.
På samma sätt, när ett dielektriskt material är i närvaro av ett elektriskt fält E, kommer molekylerna att anpassas som en funktion av det elektriska fältet, vilket orsakar en ytladdningstäthet på ytorna av dielektriket som vetter mot kondensatorplattorna..
På grund av detta fenomen är det elektriska fältet inuti dielektriket mindre än det externa elektriska fältet som genereras av kondensatorn. Följande illustration (figur 6) visar ett elektriskt polariserat dielektrikum i en plan-parallell plattkondensator..
Det är viktigt att notera att detta fenomen resulterar lättare 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 bara det elektriska fältets närvaro orsakar polarisering av icke-polära molekyler, vilket resulterar i samma fenomen som med polära material..
Beroende på kondensatorernas funktion, ekonomi och slutliga nytta används olika isoleringsmaterial för att optimera deras prestanda..
Material som papper är mycket billiga, även om de kan misslyckas vid höga temperaturer eller i kontakt med vatten. Medan gummi är det fortfarande smidigt men mer motståndskraftigt. Vi har också porslin, som tål höga temperaturer även om det inte kan anpassas till olika former efter behov..
Nedan är en tabell där den dielektriska konstanten för vissa material anges, där de dielektriska konstanterna inte har några enheter (de är måttlösa):
Tabell 1: Dielektriska konstanter av vissa material vid rumstemperatur.
Dielektriska material är viktiga i det globala samhället med ett brett spektrum av applikationer, från mark- och satellitkommunikation inklusive radioprogramvara, GPS, miljöövervakning genom satelliter, bland andra. (Sebastian, 2010)
Vidare beskriver Fiedziuszko och andra (2002) vikten av dielektriska material för utvecklingen av trådlös teknik, inklusive för mobiltelefoni. I sin publikation beskriver de relevansen av denna typ av material för miniatyrisering av utrustning.
I denna idéordning har moderniteten genererat en stor efterfrågan på material med höga och låga dielektriska konstanter för utvecklingen av ett tekniskt liv. Dessa material är viktiga komponenter för Internet-enheter när det gäller datalagringsfunktioner, kommunikation och prestanda för dataöverföringar. (Nalwa, 1999).
Ingen har kommenterat den här artikeln än.