דיאלקטריות
הוצג| English | משמעות |
|---|---|
| dielectric/ˌdaɪɪˈlektrɪk/ | דיאלקטר |
| polarised/ˈpəʊləraɪzd/ | מפולר |
| dielectric constant/ˌdaɪɪˈlektrɪk ˈkɒnstənt/ | קבוע דיאלקטרי |
הכניסו דיאלקטר בין הצלעות והוא מאחסן אפילו יותר
- בקבל אמיתי נדיר מאוד למצוא אוויר רגיל בין הצלעות.
- הוסיפו לוח מבודד — דיאלקטר — למרווח.
- פתאום אותו קבל מאחסן יותר טעינה באותו מתח.
- לוח זול אחד מגביר את הקיבול ומאפשר לעמוד במתחים גבוהים יותר.
הדיאלקטר מתקוטב
- השדה של הצלעות מושך את המולקולות של הלוח ומיישר אותן.
- כל מולקולה הופכת לזוג tiny $+/-$ — הלוח מ polarised.
- הטעינות המיושרות אלו יוצרות שדה משלהן נגד שדה הצלעות.
- השדה הנטו בין הצלעות הופך לחלש יותר.
הדיאלקטרי מקוטב ומחליש את השדה בין הלוחות.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
המטענים המיושרים שלו נגדים לשדה הלוחות, ומחלישים את השדה הכולל.
הקיבול עולה פי κ
- שדה חלש יותר פירושו מתח נמוך יותר עבור אותה טעינה — ולכן $C$ עולה.
- $C = \kappa C_0$, כאשר $\kappa$ הוא קבוע הדיאלקטריק ($\kappa > 1$).
- לאוויר יש ערך של כ-$1$; לפלסטיק יש ערך של $2$–$5$; חלק מהקרמיקה מגיעה למאות.
- הכניסו לוח $\kappa = 3$ והקיבול שלושה פעמים.
הוסף דיאלקטרי
ראה כיצד אחסון מטען רב יותר באותו מתח מעיד על קיבול גדול יותר.
החדרת דיאלקטרי עם קבוע $\kappa$ משנה את הקיבול ל:
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
$C = \kappa C_0$, ולכן $\kappa > 1$, כך שהקיבול עולה.
קבל בעל קיבול $5\ \mu\text{F}$ קיבל דיאלקטרי בקבוע $\kappa = 4$. מצא את הקיבול החדש (ב-μF).
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
$C = \kappa C_0 = 4 \times 5 = 20\ \mu\text{F}$.
לכל דיאלקטרי אמיתי, הקבוע $\kappa$ הוא תמיד גדול מ-____.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
$\kappa > 1$ עבור כל דיאלקטריקים, ולכן הם תמיד מעלים $C$.
שלושה אפקטים מועילים
- $C$ גדול יותר — יותר מטען מאוחסן לכל וולט.
- שדה חלש יותר בתוך הדיאלקטריק עבור אותו מטען — סיכון פחות להצתה.
- מתח קריעה גבוה יותר — הקבלן סובל מתח גבוה יותר לפני התפרקות חשמלית.
- הלוח גם מחזיק פיזית את הפלאטות זה מזה.
בחר את כולם האפקטים הנכונים בהוספת דיאלקטריק.
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
דיאלקטריק מגביר את C, מחליש את השדה ומגביר את מתח הפיצוץ.
שני מקרים: סוללה מחוברת או נתוקה
- סוללה מחוברת ($V$ קבוע): $C$ עולה, ולכן המטען $Q = CV$ גדל.
- סוללה נתוקה ($Q$ קבוע): $C$ עולה, ולכן המתח $V = Q/C$ יורד.
- שאל איזה כמות נשארת קבועה לפני החיזוי השינוי.
- אותו לוח, אפקטים הפוכים על $V$ ועל $Q$.
החדרתי דיאלקטרי בזמן שהסוללה מחוברת ($V$ קבוע). המטען המאוחז:
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
עם $V$ קבוע ו-$C$ עולה, $Q = CV$ עולה.
לקבלן יש קיבול של $C_0 = 4\ \mu\text{F}$. הושחל דיאלקטריק בעל קבוע דיאלקטריק של $\kappa = 3$.
- הקיבול החדש: $C = \kappa C_0 = 3 \times 4 = 12\ \mu\text{F}$.
- אם עדיין מחובר לסוללה, גם המטען הנשמר יכפיל בשלוש.
לפני חיזוי $V$ או $Q$, החלט האם הסוללה עדיין מחוברת. סוללה מחוברת → $V$ קבוע, $Q$ עולה. סוללה נתוקה → $Q$ קבוע, $V$ יורד. מערבוב בין שני המקרים הללו הוא הטעות הקלאסית בנושא דיאלקטריקים.
לוח דיאלקטרי polarises, מחליש את השדה ולכן הקיבול עולה: $C = \kappa C_0$ עם קבוע דיאלקטרי $\kappa > 1$. הוא גם מעלה את מתח ההתפרצות. כשהסוללה מחוברת $Q$ עולה ($V$ קבוע); נתוקה $V$ יורד ($Q$ קבוע).