誘電体と静電容量について聞いたことがあるはずです。しかし、誘電体は静電容量にどのような影響を与えるのでしょうか?誘電体とは、物質内で互いに電荷を誘導する能力を指します。コンデンサは誘電体で構成されています。平行な 2 つの別個のプレートがあります。静電容量の誘電体とは、電界が印加された場合に電気絶縁体が分極できることを意味します。
コンデンサ内の誘電体の一般的な例は、コンデンサ間およびそのプレート間の絶縁材料です。誘電体であるすべての材料は絶縁体でもあります。コンデンサは、誘電体と呼ばれる絶縁体または非導電性材料を持つことにより、電気エネルギーを保存するために使用されます。
すべての電荷キャリアがコンデンサから除去されると、電界が生成されます。このエネルギーは電界を介して保存されます。
コンデンサの誘電体
上記で見たように、コンデンサの誘電体にはさまざまな用途、効果、用途があります。誘電体には、コンデンサでの使用に適した特定の特性と性質があります。電界、電荷キャリア、透磁率、比透磁率などの多くの要因が、誘電体材料が導入されたコンデンサの静電容量に影響を与える可能性があります。
コンデンサは、誘電体で部分的または充填されている場合、静電容量が異なります。また、誘電体の種類が異なれば、キャパシタンスへの影響も異なります。これは、すべての誘電体材料が異なる特性を持っているためです。
平行なコンデンサー プレート内の誘電体材料によって誘導される電界は、物質またはコンデンサーのために以前に存在していた電界とは反対方向です。
静電容量に対する誘電体の影響
- 誘電体は電気の悪い導体です。電荷を蓄えることができます。
- それらが放出するエネルギーは、通常、熱の形をしています。
- 誘電体は、コンデンサーの 2 つのプレートの間に配置されます。これらのプレートは平行であり、それらの間のスペースを占めることができます。
- 電界は、コンデンサの平行板の誘電体を分極させます。
- 誘電体がコンデンサに追加されると、その密度は真空値と比較して増加します。
- コンデンサの静電容量は、コンデンサの平行板間の電界に正比例します。
- 誘電体を入れると、電界強度が低下します。
- 誘電体は最終的に静電容量を増加させます。
コンデンサに誘電体が使用されるのはなぜですか?
- 誘電体材料間には非常に大きなエネルギー ギャップがあります。
- 誘電体は抵抗率が高い
- 抵抗は負の温度係数を持ち、高い断熱抵抗を持ちます。
- 誘電体では、原子核と電子の引力が非常に高く、強いです。
- 誘電体では、自由電子がないため電流が流れません。そのため、電気伝導率が低いのです。
誘電体と静電容量に関する注意
誘電体がコンデンサに存在する場合、電界の強さは比較的減少します。平行プレート上の総電荷が一定に保たれるため、コンデンサプレート間の電位差が減少します。
誘電体を挿入する前の材料の静電容量は C=εoA/d です。誘電体の挿入後、材料の静電容量は「k」、C=kεoA/d だけ増加します。
静電容量に対する誘電効果に関する注意事項
静電容量は、誘電体が導入されたときにソース内でゼロになる電束から生じます。これは次のように行われます:
誘電体は、コンデンサの平行板に配置されると、電界を生成します。これは、電荷の分極が原因です。この電場は、物質に最初に存在した電場の反対方向です。これにより、全電束がゼロになります。
電圧が一定に保たれると、コンデンサの電荷が増加します。
コンデンサが接続されていない場合、または電荷が一定に保たれている場合、コンデンサの電位は低下します。
C=εoA/d または C=kεoA/d
平行板が誘電体で満たされた場合の静電容量の誘電体
プレート間の領域が誘電率 k の誘電体で満たされている場合、静電容量は C =k×Co で与えられます。
電気強度は k 倍に減少します。
そして、誘電体を追加すると、コンデンサの静電容量は k 倍に増加します。
平行板が部分的に誘電体で満たされた場合の静電容量の誘電体
プレート間の領域が誘電体で部分的に満たされている場合、静電容量は C=Aɛo/{d+t(1/k-1)}
になります。結論
誘電体は電流と電荷の伝導性が低いため、誘電体には電流が流れません。誘電体は導体では役に立ちません。誘電体の原子はイオン化されておらず、分極しています。
たとえば、負に帯電した物体を誘電体の近くに持ってくると、その電子は反発します。これは、正に帯電した側が負に帯電した物体に面していることを意味します。
誘電体が優れた誘電体材料になるための条件は、絶縁体であるだけでなく、どのような状況でもイオン化されないことです。より優れた誘電体材料は、コンデンサの高温で機能するものです。
誘電体を含むコンデンサは、産業および化学において幅広い用途があります。
