(α) αναφέρει τι ονομάζεται διηλεκτρικό υλικό,

Παρουσίαση με θέμα: "(α) αναφέρει τι ονομάζεται διηλεκτρικό υλικό,"— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 (α) αναφέρει τι ονομάζεται διηλεκτρικό υλικό,
ΠΥΚΝΩΤΕΣ ΣΤΟΧΟΣ : Ο μαθητής να μπορεί να, (α) αναφέρει τι ονομάζεται διηλεκτρικό υλικό, (β) να αναφέρει τι ονομάζεται διηλεκτρική σταθερά και (γ) να αναφέρει τι ονομάζεται διηλεκτρική αντοχή υλικού

2 Διηλεκτρικό υλικό Διηλεκτρικά υλικά ή μονωτικά υλικά, ονομάζονται τα υλικά όπως το λάδι, το γυαλί, το λαδόχαρτο κ.ά., που δεν επιτρέπουν την κίνηση ηλεκτρικών φορτίων στο εσωτερικό τους. Οι περισσότεροι πυκνωτές έχουν ένα διηλεκτρικό υλικό ανάμεσα στους οπλισμούς τους. Ένας συνηθισμένος τύπος πυκνωτή αποτελείται από δύο μακριές λουρίδες μεταλλικών φύλλων, που είναι οι οπλισμοί, ανάμεσα στις οποίες βρίσκεται ένα φύλλο πλαστικού (διηλεκτρικού). Ένα τέτοιο σύστημα ΄΄σάντουιτς΄΄τυλίγεται σε μορφή ρολού και ο πυκνωτής που δημιουργείται με αυτόν τον τρόπο μπορεί να έχει χωρητικότητα αρκετά μικροφαράντ.

3 Η τοποθέτηση διηλεκτρικού μεταξύ των οπλισμών ενός πυκνωτή εξυπηρετεί τρεις λειτουργίες.
α) λύνει το πρόβλημα της συγκράτησης των οπλισμών του πυκνωτή σε μικρή απόσταση μεταξύ τους χωρίς να έρχονται σε επαφή (οι οπλισμοί του πυκνωτή επειδή έχουν αντίθετα φορτία, έλκονται και έχουν την τάση να ακουμπήσουν). β) πολλές φορές τα ηλεκτρικά πεδία που δημιουργούνται ανάμεσα στους οπλισμούς του πυκνωτή είναι πολύ ισχυρά και υπάρχει ο κίνδυνος να δημιουργηθεί σπινθήρας, ο οποίος καταστρέφει τον πυκνωτή. Επειδή πολλοί μονωτές αντέχουν σε ισχυρότερα πεδία από τα πεδία που αντέχει ο αέρας είναι προτιμότερη η χρήση τους. Η μέγιστη ένταση ηλεκτρικού πεδίου στην οποία αντέχει ένας μονωτής ονομάζεται διηλεκτρική αντοχή. γ) με τη χρήση διηλεκτρικού αυξάνεται η χωρητικότητα ενός πυκνωτή.

4 Διηλεκτρική σταθερά “ε”
Η διηλεκτρική σταθερά “ε” ενός υλικού, είναι το μέτρο της ικανότητας του υλικού να συγκεντρώνει τις γραμμές του ηλεκτρικού πεδίου που δημιουργείται μεταξύ των οπλισμών του πυκνωτή. Η διηλεκτρική σταθερά του κενού συμβολίζεται με το “ε0” και είναι ίση με: ε0 ≈ 8,854× 10−12 F/m (Φάρατ ανά μέτρο) Αντί όμως να χρησιμοποιήσουμε για το κάθε υλικό τη διηλεκτρική του σταθερά “ε”, χρησιμοποιούμε τη σχετική διηλεκτρική σταθερά εr , η οποία μας λέει πόσες φορές είναι μεγαλύτερη η διηλεκτρική σταθερά του υλικού από τη διηλεκτρική σταθερά του κενού ε0 Η στεθερά εr είναι καθαρός αριθμός και ε= εr ε0

5 Η τοποθέτηση διηλεκτρικού μεταξύ των οπλισμών ενός πυκνωτή εξυπηρετεί τρεις λειτουργίες.
α) λύνει το πρόβλημα της συγκράτησης των οπλισμών του πυκνωτή σε μικρή απόσταση μεταξύ τους χωρίς να έρχονται σε επαφή (οι οπλισμοί του πυκνωτή επειδή έχουν αντίθετα φορτία, έλκονται και έχουν την τάση να ακουμπήσουν). β) πολλές φορές τα ηλεκτρικά πεδία που δημιουργούνται ανάμεσα στους οπλισμούς του πυκνωτή είναι πολύ ισχυρά και υπάρχει ο κίνδυνος να δημιουργηθεί σπινθήρας, ο οποίος καταστρέφει τον πυκνωτή. Επειδή πολλοί μονωτές αντέχουν σε ισχυρότερα πεδία από τα πεδία που αντέχει ο αέρας είναι προτιμότερη η χρήση τους. Η μέγιστη ένταση ηλεκτρικού πεδίου στην οποία αντέχει ένας μονωτής ονομάζεται διηλεκτρική αντοχή. γ) με τη χρήση διηλεκτρικού αυξάνεται η χωρητικότητα ενός πυκνωτή.

6 Διηλεκτρική αντοχή υλικού
Η μέγιστη τιμή της έντασης του ηλεκτρικού πεδίου, στην οποία μπορεί να αντέξει ένα διηλεκτρικό υλικό χωρίς να υποστεί διάτρηση. Ο μερικός ιονισμός που υφίσταται το διηλεκτρικό υλικό όταν ξεπεραστεί η τιμή αυτή της έντασης καλείται διηλεκτρική διάσπαση. Η τάση που απαιτείται ανάμεσα στους οπλισμούς ενός πυκνωτή για τη δημιουργία σπινθήρα και επομένως τη διάτρηση ενός διηλεκτρικού υλικού είναι ανάλογη προς το πάχος του υλικού. Η διηλεκτρική αντοχή εκφράζεται συνήθως σε βολτ ανά μέτρο (V/m). Για παράδειγμα, στον ξηρό αέρα που είναι και αυτός διηλεκτρικό υλικό, ο σπινθήρας δημιουργείται όταν η ένταση του πεδίου φτάσει την τιμή των 32 KV/cm. Για το πετρέλαιο η τιμή της διηλεκτρική αντοχή είναι 65 KV/cm, για το γυαλί KV/cm και για το παραφινωμένο χαρτί 500 KV/cm.