Διηλεκτρικά και Χωρητικότητα

Διηλεκτρικά και χωρητικότητα

Τα διηλεκτρικά και η χωρητικότητα είναι δύο έννοιες με διαφορετικές λειτουργίες και σημασία. Είναι εισαγωγικές έννοιες της φυσικής που παρέχουν τη βάση για την κατανόηση της κατανομής ηλεκτρικού φορτίου στα διηλεκτρικά και την επίδρασή τους στους πυκνωτές. Τα διηλεκτρικά είναι υλικά που τοποθετούνται μεταξύ των πλακών ενός πυκνωτή, τα οποία επιτρέπουν την αποθήκευση ηλεκτρικής ενέργειας. Τα ηλεκτρικά πεδία δρουν τόσο σε πολωτικά όσο και σε μη πολωτικά υλικά. Παρέχουν έναν ηλεκτρικό μονωτή για να ελαχιστοποιήσει τη διαρροή ρεύματος ενώ προκαλεί ένα διηλεκτρικό σε ένα ηλεκτρικό δίπολο. Ως αποτέλεσμα, όλα τα φορτία δεν μπορούν να πολωθούν μεταξύ τους, όπως θα ήταν συνήθως όταν έλκονταν από ένα εξωτερικό πεδίο (QED).

Τι είναι τα διηλεκτρικά;

Τα διηλεκτρικά είναι υλικά που τοποθετούνται ανάμεσα στις πλάκες ενός πυκνωτή. Διηλεκτρική πόλωση είναι ο όρος που χρησιμοποιείται για να περιγράψει τη συμπεριφορά ενός υλικού όταν εφαρμόζεται ένα εξωτερικό ηλεκτρικό πεδίο σε αυτό. Η διηλεκτρική πόλωση είναι η ανάπτυξη μιας διπολικής ροπής σε ένα μονωτικό υλικό ως αποτέλεσμα ενός εξωτερικά εφαρμοζόμενου ηλεκτρικού πεδίου.

Τα διηλεκτρικά έχουν τις ακόλουθες τρεις ιδιότητες:

1) Πόλωση:Αυτή είναι η συνθήκη διπολικής ροπής που προκαλείται στο μόριο.

2) Διασκορπιστικό:Γνωστό και ως πολωτικά υλικά ή διηλεκτρικά υλικά που μπορούν να αποθηκεύσουν ενέργεια εντός της πόλωσής τους.

3) Μη πολώσιμα υλικά:Τα μη πολώσιμα υλικά είναι υλικά που δεν διαθέτουν διπολική ροπή και δεν μπορούν να αποθηκεύσουν ενέργεια.

Η έννοια της πόλωσης είναι το άμεσο αποτέλεσμα της παρουσίας ενός ηλεκτρικού πεδίου που εφαρμόζεται σε ένα διηλεκτρικό υλικό. Αυτό το φαινόμενο παρέχει τη βάση για την κατανόηση της κατανομής ηλεκτρικού φορτίου στα διηλεκτρικά και την επίδρασή τους στους πυκνωτές. Συχνά αναφέρονται ως μονωτές, καθώς εμποδίζει τη διαρροή ηλεκτρισμού, δημιουργώντας ένα πολωμένο διηλεκτρικό χωρίς φόρτιση.

Τι είναι η χωρητικότητα;

Η χωρητικότητα είναι το μέτρο της ικανότητας ενός πυκνωτή να αποθηκεύει ηλεκτρική ενέργεια. Είναι επίσης ο λόγος της τάσης που εφαρμόζεται προς την αποθηκευμένη ενέργεια. Η χωρητικότητα παράγει επίσης ηλεκτρικά πεδία σε όλο τον πυκνωτή, αλλά είναι σημαντικά πιο αδύναμα από αυτά που δημιουργούνται από τα φορτία των αγωγών. Επίσης, το ηλεκτρικό πεδίο είναι περίπου ομοιόμορφο μέσα σε ένα διηλεκτρικό. Οι πυκνωτές είναι συσκευές που αποθηκεύουν ηλεκτρική ενέργεια αποθηκεύοντας ποσότητες μεταξύ των πλακών τους. Η ροή του ρεύματος μέσω του πυκνωτή είναι ευθέως ανάλογη με την τάση που εφαρμόζεται και αντιστρόφως ανάλογη με τη χωρητικότητά του εντός ενός συγκεκριμένου εύρους συχνοτήτων.

Σημασία των διηλεκτρικών και η χωρητικότητα

Για να κατανοήσουμε τη σημασία των διηλεκτρικών και της χωρητικότητας, πρέπει να συνειδητοποιήσουμε ότι και οι δύο τύποι υλικών αλληλεπιδρούν με τα ηλεκτρικά πεδία που υπάρχουν στα περιβάλλοντα υλικά. Αυτό παρέχει έναν μηχανισμό για την αποθήκευση ενέργειας στα διηλεκτρικά και την αύξηση της χωρητικότητας των πυκνωτών.

Οι εφαρμογές των πυκνωτών είναι πολλές και είναι πανταχού παρούσες σε πολλούς τομείς της τεχνολογίας.

1) Μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη μέτρηση ηλεκτρικών πεδίων. Αυτό γίνεται με τη μέτρηση του φορτίου που αποθηκεύει ένα υλικό – τη χωρητικότητά του.

2) Χρησιμοποιούνται σε πολλά ηλεκτρικά κυκλώματα ως εξαρτήματα επειδή μπορούν να αποθηκεύσουν φορτίο.

3) Οι πυκνωτές μπορούν επίσης να προσδιορίσουν τις ιδιότητες ενός υλικού με βάση την χωρητικότητά του.

Διαφορές μεταξύ διηλεκτρικών και χωρητικότητας

Διηλεκτρικά	Χωρητικότητα
Είναι υλικά τοποθετημένα ανάμεσα στις πλάκες ενός πυκνωτή. Όταν εκτίθεται σε εξωτερικό ηλεκτρικό πεδίο, αναγκάζει ένα διηλεκτρικό υλικό να παράγει ένα δίπολο.	Η χωρητικότητα μετρά την ικανότητα ενός πυκνωτή να αποθηκεύει ηλεκτρική ενέργεια. Είναι επίσης ο λόγος της τάσης που εφαρμόζεται προς την αποθηκευμένη ενέργεια. Η χωρητικότητα παράγει επίσης ηλεκτρικά πεδία σε όλο τον πυκνωτή, αλλά είναι σημαντικά πιο αδύναμα από αυτά που δημιουργούνται από φορτία στους αγωγούς. Επίσης, το ηλεκτρικό πεδίο είναι περίπου ομοιόμορφο μέσα σε ένα διηλεκτρικό.
Τα διηλεκτρικά άγουν ηλεκτρισμό. Έτσι, ενώ τα διηλεκτρικά μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη μείωση της τάσης σε μια συσκευή, δεν μεταφέρουν ενέργεια όταν είναι ενεργοποιημένη.	Οι πυκνωτές δεν μεταφέρουν ηλεκτρισμό. Είναι συσκευές που αποθηκεύουν ηλεκτρική ενέργεια αποθηκεύοντας φορτία μεταξύ των πλακών τους.
Τα διηλεκτρικά μπορούν να μετρηθούν από την χωρητικότητά τους.	Η χωρητικότητα απαιτεί κάποιο είδος διηλεκτρικού υλικού
Τα διηλεκτρικά είναι πανταχού παρόντα σε όλη την τεχνολογία. Παρέχουν ηλεκτρικούς μονωτές που μειώνουν τη διαρροή ρεύματος και προκαλούν πολωμένα διηλεκτρικά, τα οποία μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως εξαρτήματα σε πολλά κυκλώματα.	Οι πυκνωτές παράγουν ηλεκτρικά πεδία με φορτία στα οποία συσσωρεύονται.
Τα διηλεκτρικά μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη μείωση της τάσης σε μια συσκευή.	Οι πυκνωτές δεν μεταφέρουν ενέργεια όταν είναι ενεργοποιημένοι.

Συμπέρασμα

Τα διηλεκτρικά και οι πυκνωτές έχουν διαφορετικές λειτουργίες και σημαντικούς ρόλους σε πολλούς τομείς της τεχνολογίας και των επιστημών. Και τα δύο μπορούν να αποθηκεύσουν ενέργεια σε μορφή που χρησιμοποιείται για άλλες εφαρμογές. Μέσω των δυνατοτήτων των διηλεκτρικών, οι πυκνωτές μπορούν να αποθηκεύουν φορτίο, κάτι που αποδεικνύεται από τη μεγάλη χωρητικότητά τους και την ικανότητά τους να αποθηκεύουν μεγαλύτερες ποσότητες ηλεκτρικής ενέργειας από τους αγωγούς. Η σημασία της έννοιας των διηλεκτρικών και των πυκνωτών είναι ότι παρέχει μια βασική κατανόηση του τρόπου λειτουργίας των διηλεκτρικών και του τρόπου λειτουργίας των πυκνωτών.