Elektromos tér, elektrosztatikus indukció, kapacitás és kondenzátorok, villanyszerelő online magazinja
Az elektronikus mező fogalma
Nyilvánvaló, hogy az elektron terhek körüli térben az elektronmező erői cselekednek.
Számtalan kísérlet a feltöltött testeken teljesen megerősíti ezt. A feltöltött testet körülvevő tér egy elektronikus mező, amelyben az elektronikus erők hatnak.
A térerők irányát az elektronmező erővonalainak nevezzük. Ezért feltételesen hinni
az elektronikus mező erőforrások gyűjteménye.
A mező erősségei bizonyos tulajdonságokkal rendelkeznek:
A kényszercsíkok mindig pozitív töltésű testből jönnek ki, de negatívan töltik be a testet;
a feltöltött test felszínére merőleges irányban merőlegesen és merőlegesen belépnek;
a két azonos töltésű test hatalmas csíkjai úgy tűnik, hogy egymástól megtagadtak, és ellentétben a feltöltöttekkel - vonzzák őket.
Az elektronmező tápfeszültség sávjai mindig nyitva vannak, mert megszakadnak a feltöltött testek felületén. Az elektromosan feltöltött testek együtt működnek együtt: ellentétben a töltöttséggel, és ugyanazt a töltés ellenében töltik fel.
A vonzás vagy a repulzus ereje a testek vádak nagyságától és a köztük lévő távolságtól függ.
Ha a testek közötti tér nem levegő, hanem más dielektrikum, vagyis nem elektromos vezető, akkor csökken a testek közötti kölcsönhatás erőssége.
A dielektrikum tulajdonságait jellemző érték,
hányszor növekszik a díjak közötti kölcsönhatás ereje, ha adott
a dielektrikust levegővel helyettesítjük, amit egy adott dielektrikum viszonylagos permittivitásának nevezünk.
Az permittivitás:
levegőhöz és gázokhoz - 1; az ebonit esetében - 2 - 4; a csillám 5 - 8; olajhoz 2
- 5; 2 - 2,5 papír esetén; paraffinhoz - 2 - 2,6.
Ábra. 1 Két feltöltött test elektrosztatikus mezője: a - tala
ugyanazt a címet töltik fel, b - a szerveket más néven töltik fel
Ha az A vezetõ test gömbölyû, elszigetelve a környezõ tárgyaktól, mondja negatív töltésû elektronikus töltést, vagyis több elektront, ez a töltés mérsékelten kerül a bőr fölé. Ez az a helyzet tehát, hogy az elektronok, amelyek egymásra húznak, hajlamosak a bőrre lépni.
Helyezzük a B töltés nélküli testet, amely szintén el van szigetelve a környező tárgyaktól az A test területén. Ezután a B bőrön megjelenik az elektronikus töltés, míg a test felé néző oldalon
A esetén az A test (pozitív) töltésével ellentétes töltés jelenik meg, másik oldalán ugyanaz a név az A testtel (negatív) felelős. Elektron töltések, terjesztve
így a B bőrön maradnak mindaddig, amíg az A test területén nem tartózkodik. Ha a B testet kivesszük a mezőből vagy az A testet eltávolítjuk, a B bőrön keresztül történő elektronikus töltést semlegesítjük. Ez a módszer a távolról történő villamosításról szól
elektrosztatikus indukció vagy elektrifika- lás befolyással.
Ábra. 2 Az elektrosztatikus indukció jelensége
Természetesen a test egy ilyen villamosított állapotát kényszerítik és csak az A-test által létrehozott elektronmező erői hatására tartják fenn.
Ha ugyanazt tesszük, ha az A test pozitív töltésű, az emberi kéz szabad elektronjai rohanni fognak a B testre, semlegesítik a pozitív töltést, és a B testület negatív töltésű lesz.
Minél magasabb az A test elektromosizációjának mértéke, azaz minél magasabb a potenciálja, a nagyobb potenciál elektrosztatikus indukcióval elektromosan villoghat, a B. test
Így arra a következtetésre jutottunk, hogy az elektrosztatikus indukció jelensége bizonyos körülmények között lehetővé teszi a villamos energia megtakarítását a vezetőképes felületek felületén.
Minden egyes testet egy bizonyos határig lehet feltölteni, vagyis bizonyos potenciálig; a potenciálnak a határon túli növekedése a test elszívását a környező légkörbe húzza. Különböző testekre különböző energiamennyiségre van szükség ahhoz, hogy az első és az azonos potenciálhoz jusson. Más szóval,
a különböző testületek különböző mennyiségű villamos energiát tartalmaznak, azaz különböző elektronikus kapacitással rendelkeznek (vagy egyszerűen kapacitással rendelkeznek).
Az elektronikus kapacitás a test azon képességére utal, hogy bizonyos mennyiségű villát tartalmazzon belül, miközben növeli saját lehetőségeit egy bizonyos értékig. Minél több a bőr, annál nagyobb az elektronikus töltés, amely befogadja ezt a testet.
Ha a test alakja egy gömb, a kapacitása közvetlenül függ a sugara a labdát.
A kapacitást faradok határozzák meg.
Farada - egy olyan test kapacitása, amely egy villanyáramot kapott egy függőben, növeli saját potenciálját egy feszültséggel.
1 farada = 1 millió mikrofarad.
Elektronikus kapacitás. vagyis a vezető testek tulajdonsága, hogy önmagában elektronikus töltést halmoz fel, széles körben használják
villamosmérnöki. Ez az eszköz az elektronikus kondenzátorok elrendezésén alapul.
A kondenzátor két vaslemezből (lemezből) áll, amelyeket egymásból levegővel vagy más dielektrikumokkal (csillám, papír, stb.) Elkülönítenek.
Ha az egyik lemezről pozitív töltés van, a másik negatív,
vissza tölteni őket, akkor a lemezek díjai, kölcsönösen vonzóak lesznek
tartsa a lemezeket.
Ez lehetővé teszi, hogy a lemezekre fókuszáljon
még több villamos energiát, mintha egy távoli díjat számítana fel
másik.
Ahogy a kondenzátor képes szolgálni
olyan készülék, amely jelentős mennyiségű villamos energiát tárol a saját lemezén. Más szavakkal, a kondenzátor
elektronikus energia akkumulátor.
A kondenzátor kapacitása:
C = e S / 4 πl
ahol C a kapacitás;
e a dielektrikum permittivitása; S egy lemez cm2-ben van,
π
- változatlan szám, amely megfelel a 3.14-nek;
l a lemezek cm-ben való távolsága.
Ebből a képletből látható, hogy a kondenzátor kapacitása növekszik a lemezek területének növekedésével, és egyre növekvő távolsággal csökken.
Beszéljük meg ezt a függést. Minél nagyobb a lemezek területe, annál több energiát tud elszállítani, és amennyire kellene, és a kondenzátor kapacitása nagyobb lesz.
Mivel a lemezek közötti távolság csökken, a töltetek közötti kölcsönhatás (indukció) nő, ami lehetővé teszi több lemez koncentrálását a lemezekre, és ennek megfelelően növelni kell a kondenzátor kapacitását.
Tehát, ha nagykapacitású kondenzátort szeretnénk kapni, nagy lemezeket kell venni, és elkülöníteni őket egy keskeny dielektromos réteggel.
A képlet azt is jelzi, hogy a kondenzátor kapacitása növekszik a dielektrikum dielektromos permittivitásának növelésével.
Ahogyan a kondenzátorok geometriai méreteikben azonosnak, de különböző dielektrikumokat tartalmaznak, különböző kapacitással rendelkeznek.
Ha például olyan dielektromos kondenzátort viszünk be, amelynek dielektromos állandója egyenlő az egységgel, és a lemezek közötti dielektromos permittivitást 5, akkor a kondenzátor kapacitása 5-szeresére nő.
Ezért olyan anyagok, mint a csillám, a paraffinnal impregnált papír stb., Amelyek dielektromos permittivitása sokkal nagyobb, mint a levegőé, nagy kapacitású dielektrikumokat állítanak elő.
Ennek megfelelően az alábbi típusú kondenzátorokat különböztetik meg: levegő, merev dielektromos és vízsugárzó dielektrikum.
Töltsd le és engedje le a kondenzátort. Bias Current
Kapcsolja be a kondenzátort változatlan kapacitással az áramkörben. Amikor a kapcsolót a csapra állítja a, a kondenzátort az akkumulátor áramkörébe dugják. A milliaméter nyílja az áramkör kondenzátorának bekapcsolása pillanatában eltérni fog, majd nulla lesz.
Kondenzátor egy változó áramkörben
Következésképpen egy elektronikus áram egy bizonyos irányban halad a lánc mentén. Ha most helyezzük a váltókapcsolót a 6. érintkezőre (vagyis zárjuk le a fedelet), akkor a milliaméteres tű a másik oldalra ingadozik, és nullára válik. Ahogyan kell, egy áram folyik az áramkörön, de más irányba. Elemezzük ezt a jelenséget.
Amikor a kondenzátort az akkumulátorhoz csatlakoztatták, feltöltötték, vagyis a lemezei pozitív és a többi negatív töltést kaptak. A töltés addig tartott, amíg a kondenzátor lemezek közötti potenciálkülönbség megegyezik az akkumulátor feszültségével. Egy milliaméter, amely az áramkörhöz kapcsolódik, megmutatta a kondenzátor töltőáramát, amely véget ért, mivel a kondenzátort feltöltötték.
Amikor a kondenzátort leválasztották az akkumulátortól, a töltés megmaradt, és a lemezek közötti potenciálkülönbség megegyezik az akkumulátor feszültségével.
De mivel a kondenzátor zárva volt, elkezdett lemerülni, és egy kisülési áram áthaladt az áramkör mentén, de már az irányban, a töltés fordított áramát. Ez addig tartott, amíg a lehetséges különbség a
azaz mindaddig, amíg a kondenzátor
nem mentesítik.
Az alábbiak szerint, ha a kondenzátort változatlan láncolatban tartalmazzák
áram, akkor az áram csak a kondenzátor töltés pillanatában folyik az áramkörben, és a jövő áramában nincs áramkör, mert a kondenzátor dielektrikuma megszakítja az áramkört.
Ezért mondják, hogy "a kondenzátor nem halad át változatlan árammal".
A kondenzátor lemezére, kapacitására (C) és a kondenzátorra (U) feszültségre koncentrálható áram (Q) mennyisége a következő függőséggel függ össze:
Q = CU.
Ez a képlet azt jelzi, hogy minél nagyobb a kondenzátor kapacitása, annál több áramot lehet koncentrálni rá, anélkül, hogy növelné a feszültségét a lemezeken.
A feszültség állandó kapacitással történő növelése a kondenzátor által tárolt villamos energia mennyiségének növekedéséhez is vezet. De ha alkalmazzuk a kondenzátor lemezeket
egy hatalmas feszültség, akkor a kondenzátort "kiüthetjük", vagyis ennek a feszültség dielektrikájának hatására
egy helyen összeomlik, és átengedi az áramot. Ezzel a kondenzátor véget ér.
A kondenzátorok károsodásának elkerülése végett a megengedett működési mennyiség jelzi
feszültség.
A dielektrikum polarizációjának jelensége
Most elemezzük, mi történik
dielektromos töltéssel és kisüléssel
kondenzátor, és miért függ a kapacitás a dielektrikum permittivitásától?
A kérdésre adott választ az anyag szerkezetének elektromos elmélete adja.
Egy dielektrikumban, mint bármely szigetelőben, nincsenek szabad elektronok. A dielektromos atomoknál az elektronok szorosan kapcsolódnak a maghoz, ezért a kondenzátor lemezeihez alkalmazott feszültség nem okozza az elektronok irányított mozgását a dielektromos, azaz az elektronáramban, ahogy a vezetőknél történik.
De az elektronmező erőinek hatására
feltöltött elektronok, az atomok körül forgó elektronok el vannak helyezve
egy pozitív töltésű kondenzátor lemez oldalán. Úgy tűnik, hogy ez az Atom
a mező erővonalainak irányába nyújtva. Egy ilyen atomállapot
a dielektrikumot polarizáltnak nevezik, és magát a jelenséget a dielektrikum polarizációjának nevezik.
Amikor a kondenzátor lemerül, a dielektrikum polarizált állapota megsérül, vagyis a polarizáció következtében az elektronok elmozdulása a maghoz képest elveszik, és az atomok rendes, nem polarizált állapotba kerülnek. Megállapítottam, hogy egy dielektrikum jelenléte gyengíti a mezőt a kondenzátor lemezei között.
A különböző dielektrikák az első és ugyanazon elektronmező hatására különböző mértékben polarizálódnak. Minél könnyebben polarizálódik a dielektrikum, annál inkább gyengíti a mezőt. A levegő polarizációja például a mező legkevesebb gyengülését eredményezi, mint bármely más dielektrikum polarizációját.
Azonban a kondenzátor lemezei közötti mező gyengülése lehetővé teszi számukra, hogy ugyanabban a U feszültségben a villamos energiájukat Q nagyobbra koncentrálják, ami viszont a kondenzátor kapacitás növeléséhez vezet, mivel
C = Q / U.
Tehát arra a következtetésre jutottunk, hogy a dielektromos nagyobb dielektromos permittivitása, annál nagyobb a kondenzátor kapacitása, amely a saját összetételében ezt a dielektrikust tartalmazza.
Az elektronok elmozdulása a dielektromos atomokban, amint már említettük, az elektronikus mező erőinek hatása alatt a dielektrikumban, a terepi művelet első pillanatában egy elektronáramot hívunk
előfeszített áram. Ezért tehát úgy hívják, hogy a vasvezetők vezetési áramától eltérően,
Az előfeszített áram csak az atomok határain belül mozgó elektronok elmozdulásával jelenik meg.
Ennek az előfeszítő áramnak a jelenléte arra a tényre vezet, hogy a váltakozó áramforráshoz csatlakoztatott kondenzátor válik a vezetőjévé.