Πυκνωτής παράλληλης πλάκας χωρίς διηλεκτρικά

Καθώς τα φορτία συσσωρεύονται στις πλάκες, ένα ρεύμα φόρτισης διέρχεται από τον πυκνωτή έως ότου η διαφορά δυναμικού μεταξύ των πλακών εξισορροπήσει το δυναμικό πηγής. Ένας πυκνωτής παράλληλης πλάκας ορίζεται ως μια συσκευή ικανή να αποθηκεύει ηλεκτροστατική ενέργεια με τη μορφή φόρτισης στο διηλεκτρικό μέσο μεταξύ των πλακών και επομένως μπορεί να συγκριθεί με μια επαναφορτιζόμενη μπαταρία DC. Εάν η τάση λειτουργίας του πυκνωτή υπερβαίνει το όριο τάσης κατωφλίου, προκύπτει βραχυκύκλωμα μεταξύ των πλακών λόγω διηλεκτρικής βλάβης, το οποίο συμβαίνει λόγω υπερβολικής θέρμανσης του διηλεκτρικού μέσου που προκαλείται από αύξηση της εφαρμοζόμενης τάσης πέρα ​​από το όριο, με αποτέλεσμα τον πυκνωτή ρήξη.

Πυκνωτής παράλληλης πλάκας

Όταν δύο παράλληλες πλάκες συνδέονται σε μια μπαταρία, σχηματίζεται ένα ηλεκτρικό πεδίο μεταξύ τους και αυτή η διαμόρφωση είναι γνωστή ως πυκνωτής παράλληλης πλάκας.

Ο απλούστερος τύπος πυκνωτή λέγεται ότι είναι ένας παράλληλος πυκνωτής πλάκας, ο οποίος αποτελείται από δύο μεταλλικές ή μεταλλικές πλάκες αλουμινίου που είναι παράλληλες μεταξύ τους και στερεώνονται από την επιφάνεια των αγώγιμων πλακών και την απόσταση διαχωρισμού μεταξύ τους. Πριν συμβεί διηλεκτρική βλάβη, ένας πυκνωτής παράλληλης πλάκας μπορεί να συγκρατήσει μόνο ένα ορισμένο ποσό ενέργειας.

Οι δύο πλάκες του πυκνωτή παράλληλης πλάκας έχουν το ίδιο μέγεθος. Συνδέονται με την πηγή ενέργειας. Η πλάκα δέχεται θετικό φορτίο όταν είναι συνδεδεμένη στον θετικό πόλο της μπαταρίας. Η πλάκα, από την άλλη πλευρά, η οποία συνδέεται με τον αρνητικό πόλο της μπαταρίας, αναπτύσσει αρνητικό φορτίο. Λόγω της δύναμης έλξης, φορτία παγιδεύονται μέσα στις πλάκες πυκνωτών.

Τύπος

Η χωρητικότητα είναι η ικανότητα του σώματος να συγκρατεί ένα ηλεκτρικό φορτίο. Κάθε πυκνωτής έχει τη δική του χωρητικότητα. Η χωρητικότητα εξαρτάται από τις μεταλλικές πλάκες της περιοχής Α που χωρίζονται με d.

Σύμφωνα με το νόμο του Gauss, το ηλεκτρικό πεδίο δίνεται από,

Όπου =μέση διαπερατότητα, A =επικαλυπτόμενη επιφάνεια πλάκας και d =διαχωρισμός απόστασης μεταξύ των πλακών.

Ως αποτέλεσμα, ενδέχεται να αλλάξουμε τη χωρητικότητα ενός πυκνωτή παράλληλης πλάκας ρυθμίζοντας την επικαλυπτόμενη περιοχή, την απόσταση μεταξύ των πλακών ή εισάγοντας ένα διηλεκτρικό μέσο με μεταβλητή τιμή διαπερατότητας.

Τώρα για να κατανοήσουμε την έννοια του παράλληλου πυκνωτή πρέπει να κατανοήσουμε την έννοια του Διηλεκτρικού.

Διηλεκτρικό

Ένα διηλεκτρικό, είναι ένας μονωτής, ή ένας ιδιαίτερα φτωχός αγωγός ηλεκτρικού ρεύματος Όταν τοποθετούνται σε ηλεκτρικό πεδίο, τα διηλεκτρικά μεταφέρουν σχεδόν ελάχιστο ρεύμα επειδή, σε αντίθεση με τα μέταλλα, δεν περιέχουν χαλαρά συνδεδεμένα ή ελεύθερα ηλεκτρόνια που μπορούν να παρασύρονται μέσα από το υλικό. Αντίθετα, λαμβάνει χώρα ηλεκτρική πόλωση. Τα θετικά φορτία στο διηλεκτρικό μετατοπίζονται ελάχιστα προς την κατεύθυνση του ηλεκτρικού πεδίου, ενώ τα αρνητικά φορτία μετατοπίζονται ελάχιστα προς την αντίθετη κατεύθυνση. Αυτός ο μικρός διαχωρισμός φορτίου ή η πόλωση, μειώνει το ηλεκτρικό πεδίο μέσα στο διηλεκτρικό.

Παράδειγμα

• Στα στερεά διηλεκτρικά υλικά περιλαμβάνονται κεραμικά, χαρτί, μαρμαρυγία, γυαλί και άλλα.
• Το απεσταγμένο νερό, το λάδι μετασχηματιστή και άλλα υγρά είναι παραδείγματα υγρού διηλεκτρικού μέσου.
• Το άζωτο, ο ξηρός αέρας, το ήλιο και διάφορα οξείδια μετάλλων είναι παραδείγματα διηλεκτρικών αερίων.

Τύποι διηλεκτρικού

Τα διηλεκτρικά ταξινομούνται με βάση τον τύπο του μορίου που βρίσκεται στην ουσία. Τα διηλεκτρικά ταξινομούνται σε δύο τύπους:μη πολικά διηλεκτρικά και πολικά διηλεκτρικά.

Πολικό διηλεκτρικό:Το διηλεκτρικό στο οποίο το κέντρο μάζας των θετικών σωματιδίων δεν συμπίπτει με το κέντρο μάζας των αρνητικών σωματιδίων ονομάζεται πολικό διηλεκτρικό. Υπάρχει μια διπολική στιγμή εδώ. Τα μόρια έχουν ασύμμετρη μορφή. Όταν εφαρμόζεται ηλεκτρικό πεδίο, τα μόρια ευθυγραμμίζονται με το ηλεκτρικό πεδίο. Όταν αφαιρεθεί το ηλεκτρικό πεδίο και η καθαρή διπολική ροπή στα μόρια φτάσει στο μηδέν, ανιχνεύεται η τυχαία διπολική ροπή.

Παράδειγμα:H2O και HCl.

Μη πολικό διηλεκτρικό:  Στα μη πολικά διηλεκτρικά, τα κέντρα μάζας θετικών και αρνητικών σωματιδίων συμπίπτουν. Αυτά τα μόρια στερούνται διπολικής ροπής. Αυτά τα μόρια έχουν συμμετρική μορφή. Παραδείγματα:H2 , O2 , N2

Πυκνωτής παράλληλης πλάκας χωρίς διηλεκτρικά

Χωρητικότητα παράλληλης πλάκας πυκνωτή

Συμπέρασμα 

Ένας πυκνωτής παράλληλης πλάκας είναι μια συσκευή ικανή να αποθηκεύει ηλεκτροστατική ενέργεια με τη μορφή φόρτισης στο διηλεκτρικό μέσο μεταξύ των πλακών και επομένως μπορεί να συγκριθεί με μια επαναφορτιζόμενη μπαταρία DC. Εάν η τάση λειτουργίας του πυκνωτή υπερβαίνει το όριο τάσης κατωφλίου, προκύπτει βραχυκύκλωμα μεταξύ των πλακών λόγω διηλεκτρικής βλάβης, το οποίο συμβαίνει λόγω υπερβολικής θέρμανσης του διηλεκτρικού μέσου που προκαλείται από αύξηση της εφαρμοζόμενης τάσης πέρα ​​από το όριο, με αποτέλεσμα τον πυκνωτή ρήξη. Ο απλούστερος τύπος πυκνωτή λέγεται ότι είναι ένας παράλληλος πυκνωτής πλάκας, ο οποίος αποτελείται από δύο μεταλλικές ή μεταλλικές πλάκες αλουμινίου που είναι παράλληλες μεταξύ τους και στερεώνονται από την επιφάνεια των αγώγιμων πλακών και την απόσταση διαχωρισμού μεταξύ τους. /P>