コンデンサーの静電容量を増加させるために、ガラス、雲母などの誘電体媒体が使用されます。
コンデンサ内の誘電体の効果は、静電容量の観点から非常に重要です。誘電体は電気の悪い伝導体であるため、電気は誘電体を通過できませんが、分極する特性を利用して電荷を蓄えます。
誘電体は電流の伝導体としては貧弱ですが、静電気を蓄え、エネルギーをほとんど放出しません。このエネルギーの大部分は熱の形でもたらされます。マイカ、ポリマー、磁器、金属酸化物、ガラスは誘電体の例です。
誘電体がコンデンサに与える主な効果は、コンデンサの静電容量を増加させることです。
コンデンサー
コンデンサは、電界で動作する蓄電デバイスです。これは 2 端子の受動電気部品です。
静電容量は、特定の電圧で電荷を保持するコンデンサの容量を表すために使用される言葉です。回路内で近接している 2 つの導電体にはある程度の静電容量がありますが、コンデンサは回路に静電容量を与えることを特に意図したコンポーネントです。
誘電体
誘電体とは、印加された電場 (または誘電媒体または材料) によって分極される可能性がある電気絶縁体です。電界が誘電体材料に印加されると、電荷は導電体のように流れません。これは、誘電体をドリフトする束縛電子または自由電子が存在しないためです。代わりに、通常の平衡位置からわずかに移動し、誘電分極が発生します。
絶縁体という名前が最小限の電気伝導を示すという事実にもかかわらず、誘電体は通常、分極率の高い材料を指します。
誘電体の例:ガラス、マイカ、プラスチック フィルム、酸化物層、セラミック、磁器など。
誘電体の電気感受率と誘電率
誘電体の電気感受率は、その材料が分極しやすいかどうかの尺度です。誘電体の電気感受性が高いほど、分極しやすくなります。誘電体の電気感受率は、その材料の誘電率も決定します。
誘電率は通常 ε で表されます。
コンデンサの静電容量
静電容量は、特定の電位差で電荷を保持することを考慮したコンデンサの容量を表します。
静電容量の測定には、2 つの量を使用します。 1 つ目は、静電容量を求める導体に蓄えられる電荷の量であり、2 つ目は、その電荷が蓄えられる電位差です。
静電容量は、コンデンサに蓄えられた電荷量と電位差の比です。
静電容量を C で表すと、次のようになります。
C =qV
ここで、q =導体が保持する電荷量
および V =導体が置かれている電位差
これは、導体の静電容量が大きいほど、与えられた電位差でより多くの電荷を蓄えることができることを示しています.
コンデンサにおける誘電体の影響とその重要性
コンデンサが商業用に製造される場合、コンデンサは固体誘電体材料で製造されます。
コンデンサの静電容量が大きいほど、特定の電位差でより多くの電荷を蓄えることができます。
通常、コンデンサは、蓄積された負電荷と正電荷の間の介在媒体として誘電率の高い誘電体材料を使用します。
誘電体の誘電率が高いほど、特定の電圧でより多くの電荷を蓄えることができます。
導体の導体板間の距離を「d」、誘電体の誘電率を ε とすると、それらの導体板上の均一な電荷密度はσε とすると、電荷密度は次の式で与えられます:
σ=Vd
ここで、V はプレートが維持される電圧の差を表します。
プレートの単位面積あたりの静電容量は、次のように評価されます
C =σ / V =d
したがって、誘電体材料の誘電率が増加すると、コンデンサの静電容量も増加することがわかります。これがコンデンサにおける誘電体の重要性です。コンデンサ内の誘電体のこの効果は、導体の静電容量を増加させるために使用されます。
コンデンサに使用される誘電体材料には、イオン化抵抗も含まれます。これにより、絶縁誘電体がイオン化する前にコンデンサがより高い電圧で動作し、不要な電流が通過できるようになります。
結論
誘電率の高い誘電体を使用する利点は、電荷が蓄積されている導電板が直接電気的に接触するのを防ぐことです。
誘電体の例:ガラス、マイカ、プラスチック フィルム、酸化物層、セラミック、磁器など。
コンデンサの静電容量が大きいほど、与えられた電位差でより多くの電荷を蓄えることができます。
誘電体材料の誘電率が増加すると、コンデンサの静電容量も増加します。誘電体のこの効果は、導体の静電容量を増加させるために使用されます。
