커패시턴스와 유전체에 대한 문제에 깊이 빠져 들기 전에 기본 사항을 살펴 보겠습니다. 커패시터는 에너지를 저장하기위한 능력 "용량", 전하 전하를 갖는 장치로 설명 될 수 있으며, 충전식 배터리와 유사한 플레이트의 변화를 유발합니다. 하전 된 평행 플레이트 세트의 커패시턴스는 유전체 재료를 첨가하여 향상됩니다. 커패시턴스는 플레이트 사이에 존재하는 전기장에 비례합니다.
커패시턴스 및 유전체
병렬 플레이트 커패시터는 커패시터의 가장 기본적인 버전으로 설명 할 수 있습니다. 파라드의 커패시턴스로 서로로부터 온 두 개의 금속 화 또는 금속 포일 플레이트로 만들 수 있으며, 이는 전기와 그 사이의 거리를 전도하는 플레이트의 표면에 의해 결정됩니다. 이 값의 모든 변화는 커패시턴스를 변경하고 이러한 커패시터의 작동의 기초입니다.
또한, 커패시터는 전자의 에너지를 플레이트의 전하 형태로 유지하기 때문에 플레이트 크기가 클수록 더 작을수록 커패시터가 플레이트에 적용되는 모든 전압에서 전하가 더 많을 것입니다. 다시 말해, 더 큰 판, 더 작은 거리 및 더 큰 용량.
전압을 커패시터에 적용하고 플레이트의 전하를 관찰 할 때, 하전 된 Q 대 전압 V의 비율은 커패시터의 커패시턴스입니다. 값은 다음과 같이 표현 될 수 있습니다. c =q/v. 이 방정식은 또한 플레이트에 존재하는 전하의 양에 대해 우리가 알게 된 공식을 제공하기 위해 변경 될 수 있습니다. Q =C X V
.평행 커패시터의 유전체 슬래브가 커패시터의 커패시턴스를 증가시키는 방법
커패시터는 서로 연결되지 않거나 서로 연결되지 않은 2 ~ 3 개의 전도판으로 구성됩니다. 이 플레이트는 왁스 처리 된 종이, 세라믹 또는 운모 또는 전해 커패시터를 사용하는 다른 형태의 액체 겔과 같은 최고의 절연 물질로 분리됩니다. 커패시터의 플레이트 사이에는 일반적으로 유전체라고 불리는 단열층이 있습니다.
평행 플레이트 커패시터의 플레이트 사이에 생성 된 전기장은 커패시터의 용량 C에 직접 비례합니다. 전기장의 힘은 유전체로 인해 감소합니다. 플레이트의 전하가 일정하게 유지되면 커패시터의 플레이트에 대해 전위차가 감소됩니다. 평행 커패시터의 유전체 슬래브는 커패시터의 커패시턴스를 향상시키기 때문입니다.
C가 플레이트 영역 A를 사용하여 평행 플레이트 커패시터로하자, 그 사이의 간격은 d.
입니다.판 사이의 매체가 공기 인 경우 커패시턴스 :
c =0a/d
유전 상수 k의 유전체 재료가 플레이트 사이에 삽입되면, 커패시턴스는 다음과 같이 변합니다.
c =k0 a/d
따라서, 평행 플레이트 커패시터의 커패시턴스는 플레이트 사이에 유전체 재료 또는 슬래브를 삽입하여 상승합니다. 커패시턴스는 사이에 공기 매체가있을 때 커패시터의 K 배입니다.
더 나은 이해를 위해 커패시턴스 및 유전체 문제 예를 살펴 보겠습니다.
예를 들어, 분리 한계 =1.00 mm, 공기의 전압 한계도 동일합니다.
공식으로서, v =e⋅d
값을 넣은 후
=> (3 × 106 v/m) (1.00 × 10-3 m)
=3000 v.
여기에는 일부 커패시턴스 및 유전체 문제 문제 가 있습니다.
ques :평행 플레이트 에어 커패시터의 플레이트 영역은 0.2 m 입니다. 2 분리 거리는 5.5 mm입니다. 찾기 :
(a) 커패시터가 500 볼트의 전위차로 충전 될 때의 커패시턴스
(b) 청구
(c) 그 안에 저장된 에너지
(d) 판 사이의 매력의 힘
해결책 :
주어진 매개 변수 a =0.2 m2
d =5.5 mm
- 커패시턴스 c =0a/d
그래서 c =3.32 x 10-10 f
- 충전 q =c x v
여기에서 v =500 볼트,
충전 q =3.32 x 10-10 f x 500 볼트
Q =1.61 x 10-7 C
- 저장된 에너지 에스토리 =½ qv
에스토리 =½ x 1.61 x 10-7 x 500
에스토리 =4.02 x 10-5 J
- 판 사이의 매력
f =qv/d
F =1.61 x 10-7 C x 500 볼트 /5.5 mm
f =0.146 n.
ques :측면 5cm의 정사각형 플레이트가있는 평행 플레이트 커패시터는 1mm의 거리로 분리됩니다.
(a) 이제이 커패시터의 커패시턴스를 계산하십시오.
(b) 10V 배터리가 커패시터에 연결되어 있다고 가정합니다. 판 중 하나에 저장된 전하는 무엇입니까?
(ε0 =8.85 x 10-12 NM2 C-2의 값)
솔루션 :
정사각형 플레이트 A =5cm의 주어진 면적 a =25 cm2
플레이트 사이의 거리 d =1 mm
- 커패시턴스 C =C =0A/D
그래서 c =2.21 x 10-11 f
- 충전 q =c x v
여기에서 v =10 볼트,
q =2.21 x 10-11 f x 10 볼트
충전Q =2.21 x 10-10 C
결론
커패시턴스 및 유전체 문제에 대한 위의 설명은 커패시터의 가장 빈번한 사용이 에너지를 저장하는 것임을 보여줍니다. 커패시터는 전자 회로에서 자주 사용하여 에너지 저장, 노이즈 감소 튜닝 등을 제공합니다. 커패시터는 전력 컨디셔닝, 신호 커플 링, 분해, 원격 감지 또는 전원 공급 장치 스무딩에도 사용할 수 있습니다. 병렬 커패시터의 유전체 슬래브에 대한 주요 용도는 커패시터의 더 많은 응용을 만드는 것입니다. 유전체 재료는 매우 높은 저항성이므로 커패시터 플레이트 또는 전력선과 같이 다른 전압에서 작동하는 도체를 분리하는 데 사용됩니다.
