Dielectrics · Diélectriques
| English | Français |
|---|---|
| dielectric/ˌdaɪɪˈlektrɪk/ | diélectrique |
| polarised/ˈpəʊləraɪzd/ | polarisé |
| dielectric constant/ˌdaɪɪˈlektrɪk ˈkɒnstənt/ | constante diélectrique |
Slide an insulator between the plates and it holds even more
- A real capacitor rarely has plain air between its plates.
- Slip an insulating slab — a dielectric 电介质 — into the gap.
- Suddenly the same capacitor stores more charge at the same voltage.
- One cheap slab boosts capacitance and lets it survive higher voltages.
Glissez un isolant entre les plaques et il retient encore plus
- Un condensateur réel a rarement simplement de l'air entre ses plaques.
- Insérez une plaque isolante — un diélectrique 电介质 — dans l'écart.
- Soudain, le même condensateur retient plus de charge à la même tension.
- Une simple plaque augmente la capacité et lui permet de résister à des tensions plus élevées.
The dielectric polarises
- The plates' field tugs on the slab's molecules, lining them up.
- Each molecule becomes a tiny $+/-$ pair — the slab is polarised 极化.
- These lined-up charges make their own field against the plates' field.
- The net field between the plates gets weaker.
Le diélectrique se polarise
- Le champ des plaques tire sur les molécules de la plaque, les alignant.
- Chaque molécule devient un minuscule $+/-$ dipôle — la plaque est polarisée 极化.
- Ces charges alignées créent leur propre champ opposé au champ des plaques.
- Le champ net entre les plaques devient plus faible.
A dielectric polarises and weakens the field between the plates. · Un diélectrique se polarise et affaiblit le champ entre les plaques.
Its aligned charges oppose the plates' field, weakening the net field. · Ses charges alignées s'opposent au champ des plaques, affaiblissant le champ net.
Capacitance goes up by κ
- A weaker field means a smaller voltage for the same charge — so $C$ rises.
- $C = \kappa C_0$, where $\kappa$ is the dielectric constant 介电常数 ($\kappa > 1$).
- Air is about $1$; plastics are $2$–$5$; some ceramics reach into the hundreds.
- Insert a $\kappa = 3$ slab and the capacitance triples.
La capacité augmente d'un facteur κ
- Un champ plus faible signifie une tension plus basse pour la même charge — donc $C$ augmente.
- $C = \kappa C_0$, où $\kappa$ est la constante diélectrique 介电常数 ($\kappa > 1$).
- L'air est d'environ $1$ ; les plastiques sont $2$–$5$ ; certaines céramiques atteignent des centaines.
- Insérer une plaque de $\kappa = 3$ triple la capacité.
Add a dielectric · Ajouter un diélectrique
See how storing more charge at the same voltage means a larger capacitance. · Voir comment stocker plus de charge à la même tension signifie une capacité plus grande.
Inserting a dielectric of constant $\kappa$ changes the capacitance to: · Insérer un diélectrique de constante $\kappa$ change la capacité pour :
$C = \kappa C_0$, and $\kappa > 1$, so capacitance rises. · $C = \kappa C_0$, et $\kappa > 1$, donc la capacité augmente.
A $5\ \mu\text{F}$ capacitor gets a $\kappa = 4$ dielectric. Find the new capacitance (in μF). · Un condensateur $5\ \mu\text{F}$ reçoit un diélectrique $\kappa = 4$. Trouvez la nouvelle capacité (en μF).
$C = \kappa C_0 = 4 \times 5 = 20\ \mu\text{F}$.
For any real dielectric, the constant $\kappa$ is always greater than ____. · Pour tout diélectrique réel, la constante $\kappa$ est toujours supérieure à ____.
$\kappa > 1$ for all dielectrics, so they always raise $C$. · $\kappa > 1$ pour tous les diélectriques, donc ils augmentent toujours $C$.
Three helpful effects
- Bigger $C$ — more charge stored per volt.
- Weaker field inside for the same charge — less chance of sparking.
- Higher breakdown voltage — the capacitor tolerates more before it arcs.
- The slab also physically holds the plates apart.
Trois effets utiles
- Plus grande $C$ — plus de charge stockée par volt.
- Champ plus faible à l'intérieur pour la même charge — moins de risques d'étincelles.
- Tension de claquage plus élevée — le condensateur supporte davantage avant de faire un arc.
- La plaque maintient aussi physiquement les plaques séparées.
Select all · tout true effects of adding a dielectric. · Sélectionnez tous les effets réels de l'ajout d'un diélectrique.
A dielectric raises C, weakens the field, and raises breakdown voltage. · Un diélectrique augmente C, affaiblit le champ et augmente la tension de claquage.
Two cases: battery on or off
- Battery connected ($V$ fixed): $C$ rises, so charge $Q = CV$ increases.
- Battery removed ($Q$ fixed): $C$ rises, so voltage $V = Q/C$ drops.
- Ask which quantity is held fixed before predicting the change.
- Same slab, opposite effects on $V$ and $Q$.
Deux cas : batterie branchée ou débranchée
- Batterie connectée ($V$ fixe) : $C$ augmente, donc la charge $Q = CV$ augmente.
- Batterie retirée ($Q$ fixe) : $C$ augmente, donc la tension $V = Q/C$ diminue.
- Demandez quelle grandeur est maintenue fixe avant de prédire le changement.
- Même plaque, effets opposés sur $V$ et $Q$.
A dielectric is inserted while the battery stays connected ($V$ fixed). The stored charge: · Un diélectrique est inséré pendant que la pile reste connectée ($V$ fixe). La charge stockée :
With $V$ fixed and $C$ up, $Q = CV$ increases. · Avec $V$ fixe et $C$ augmenté, $Q = CV$ augmente.
A capacitor has $C_0 = 4\ \mu\text{F}$. A dielectric of $\kappa = 3$ is inserted.
- New capacitance: $C = \kappa C_0 = 3 \times 4 = 12\ \mu\text{F}$.
- If still connected to the battery, the stored charge triples too.
Un condensateur a une capacité $C_0 = 4\ \mu\text{F}$. Un diélectrique de constante $\kappa = 3$ est inséré.
- Nouvelle capacité : $C = \kappa C_0 = 3 \times 4 = 12\ \mu\text{F}$.
- S'il reste connecté à la batterie, la charge stockée triple aussi.
Before predicting $V$ or $Q$, decide whether the battery is still connected. Battery on → $V$ fixed, $Q$ rises. Battery off → $Q$ fixed, $V$ falls. Mixing these two cases is the classic dielectric mistake.
Avant de prédire $V$ ou $Q$, décidez si la batterie est toujours branchée. Batterie branchée → $V$ fixe, $Q$ augmente. Batterie débranchée → $Q$ fixe, $V$ diminue. Mélanger ces deux cas est l'erreur classique des diélectriques.
A dielectric slab polarises, weakening the field, so capacitance rises: $C = \kappa C_0$ with dielectric constant $\kappa > 1$. It also raises the breakdown voltage. With the battery connected $Q$ rises ($V$ fixed); disconnected $V$ falls ($Q$ fixed).
Une plaque diélectrique se polarise, affaiblissant le champ, donc la capacité augmente : $C = \kappa C_0$ avec constante diélectrique $\kappa > 1$. Elle augmente aussi la tension de claquage. Avec la batterie branchée $Q$ augmente ($V$ fixe) ; débranchée $V$ diminue ($Q$ fixe).