Dielektrik
Diperkenalkan| English | Makna |
|---|---|
| dielectric/ˌdaɪɪˈlektrɪk/ | Dielektrik |
| polarised/ˈpəʊləraɪzd/ | Polarisasi |
| dielectric constant/ˌdaɪɪˈlektrɪk ˈkɒnstənt/ | Konstanta Dielektrik |
Selipkan isolator di antara pelat dan ia menyimpan bahkan lebih banyak
- Kapasitor nyata jarang memiliki udara polos di antara pelatnya.
- Selipkan balok isolator — sebuah dielektrik — ke dalam celah tersebut.
- Tiba-tiba kapasitor yang sama menyimpan lebih banyak muatan pada tegangan yang sama.
- Satu balok murah meningkatkan kapasitansi dan memungkinkannya bertahan pada tegangan yang lebih tinggi.
Dielektrik terpolarisasi
- Medan dari pelat menarik molekul balok, menyelaraskannya.
- Setiap molekul menjadi pasangan kecil $+/-$ — balok tersebut terpolarisasi.
- Muatan yang terselaraskan ini membuat medannya sendiri melawan medan pelat.
- Medan bersih di antara pelat menjadi lebih lemah.
Dielektrik terpolarisasi dan melemahkan medan di antara pelat.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
Muatan yang selarasnya melawan medan pelat, melemahkan medan total.
Kapasitansi naik sebesar κ
- Medan yang lebih lemah berarti tegangan lebih kecil untuk muatan yang sama — jadi $C$ naik.
- $C = \kappa C_0$, di mana $\kappa$ adalah konstanta dielektrik ($\kappa > 1$).
- Udara sekitar $1$; plastik $2$–$5$; beberapa keramik mencapai ratusan.
- Masukkan balok $\kappa = 3$ dan kapasitansinya bertiga kali lipat.
Tambahkan dielektrik
Lihat bagaimana menyimpan lebih banyak muatan pada tegangan yang sama berarti kapasitansi lebih besar.
Memasukkan dielektrik dengan konstanta $\kappa$ mengubah kapasitansinya menjadi:
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
$C = \kappa C_0$, dan $\kappa > 1$, sehingga kapasitansi naik.
Kapasitor $5\ \mu\text{F}$ mendapat dielektrik $\kappa = 4$. Temukan kapasitansi baru (dalam μF).
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
$C = \kappa C_0 = 4 \times 5 = 20\ \mu\text{F}$.
Untuk setiap dielektrik nyata, konstanta $\kappa$ selalu lebih besar dari ____.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
$\kappa > 1$ untuk semua dielektrik, sehingga mereka selalu menaikkan $C$.
Tiga efek bermanfaat
- Kapasitansi $C$ yang lebih besar — lebih banyak muatan tersimpan per volt.
- Medan lebih lemah di dalam untuk muatan yang sama — peluang percikan lebih kecil.
- Tegangan tembus lebih tinggi — kapasitor menanggung lebih banyak sebelum terjadi busur listrik.
- Balok juga secara fisik menahan pelat agar terpisah.
Pilih semua efek benar dari penambahan dielektrik.
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
Dielektrik meningkatkan C, melemahkan medan, dan meningkatkan tegangan tembus.
Dua kasus: baterai menyala atau mati
- Baterai terhubung ($V$ tetap): $C$ naik, sehingga muatan $Q = CV$ meningkat.
- Baterai dilepas ($Q$ tetap): $C$ naik, sehingga tegangan $V = Q/C$ turun.
- Tentukan besaran mana yang dipertahankan tetap sebelum memprediksi perubahan.
- Balok yang sama, efek berlawanan pada $V$ dan $Q$.
Dielektrik dimasukkan sementara baterai tetap terhubung ($V$ tetap). Muatan tersimpan:
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
Dengan $V$ tetap dan $C$ naik, $Q = CV$ meningkat.
Sebuah kapasitor memiliki $C_0 = 4\ \mu\text{F}$. Sebuah dielektrik dengan $\kappa = 3$ dimasukkan.
- Kapasitansi baru: $C = \kappa C_0 = 3 \times 4 = 12\ \mu\text{F}$.
- Jika masih terhubung ke baterai, muatan tersimpan juga bertambah tiga kali lipat.
Sebelum memprediksi $V$ atau $Q$, putuskan apakah baterai masih terhubung. Baterai menyala → $V$ tetap, $Q$ naik. Baterai mati → $Q$ tetap, $V$ turun. Mencampur kedua kasus ini adalah kesalahan klasik dielektrik.
Sebuah balok dielektrik terpolarisasi, melemahkan medan, sehingga kapasitansi naik: $C = \kappa C_0$ dengan konstanta dielektrik $\kappa > 1$. Hal ini juga meningkatkan tegangan tembus. Dengan baterai tersambung $Q$ naik ($V$ tetap); terlepas $V$ turun ($Q$ tetap).