Hva er strøm? (Med eksperiment)

De Elektrisk godtgjørelse Det er parameteren som kvantifiserer responsen fra et medium til tilstedeværelsen av et elektrisk felt. Det er betegnet med den greske bokstaven ε og dens verdi for tomrommet, som fungerer som en referanse for de andre midlene, er som følger: ε_enten = 8.8541878176 x 10^-12  C² /N.m² 

Mediets natur gir ham en spesiell respons på de elektriske feltene. På denne måten temperaturen, fuktigheten, molekylvekten, geometrien til bestanddel molekyler, mekaniske spenninger inne i eller at det er en vis.

Figur 1. Luften blir en sjåfør over en viss spenning. Kilde: Pixabay.

I sistnevnte tilfelle sies det at materialet presenterer Anisotropi. Og når ingen retning er foretrukket, blir materialet vurdert isotropisk. Permeabiliteten til eventuelle homogene midler kan uttrykkes basert på vakuumets permeabilitet ε_enten Gjennom uttrykket:

ε = κ_enten

Hvor κ er den relative permeabiliteten til materialet, også kalt Dielektrisk konstant, en dimensjonsløs mengde som er bestemt eksperimentelt for mange materialer. Senere vil en måte å utføre denne målingen bli forklart på.

[TOC]

Dielektriske og kondensatorer

En dielektrik. Dette forhindrer imidlertid ikke at materialet reagerer på et eksternt elektrisk felt, og skaper sitt eget.

I det følgende vil vi analysere responsen fra isotropiske dielektriske materialer som glass, voks, papir, porselen og litt fett som ofte brukes i elektronikk.

Et elektrisk felt utenfor dielektrikken kan opprettes mellom to metallark av en flat plakkkondensator.

Kan tjene deg: Thévenin Theorem: Det som består av applikasjoner og eksempler

Dielektrisk, i motsetning til sjåfører som kobber, mangler frie belastninger som kan flyttes inne i materialet. Molekylene som utgjør dem er elektrisk nøytrale, men belastningene kan bevege seg litt. På denne måten kan de modelleres som elektriske dipoler.

En dipol er elektrisk nøytral, men den positive belastningen skilles en liten avstand fra den negative belastningen. Innenfor det dielektriske materialet og i mangel av et eksternt elektrisk felt, blir dipolene vanligvis fordelt tilfeldig, som det kan sees i figur 2.

Figur 2. I et dielektrisk materiale er dipolene tilfeldig orientert. Kilde: Selvlaget.

Dielektrisk i et eksternt elektrisk felt

Når dielektrikken introduseres midt i et ytre felt, for eksempel den som er opprettet i to ledende ark, blir dipolene omorganisert og belastningene skilles, og skaper et internt elektrisk felt i materialet i motsatt retning av det ytre felt.

Når denne forskyvningen skjer, sies det at materialet er Polarisert.

Figur 3. Polarisert dielektrisk materiale. Kilde: Selvlaget.

Dette induserte polarisasjonen forårsaker nettet eller det resulterende elektriske feltet OG Reduseres, effekt vist i figur 3, siden det ytre feltet og det interne feltet generert av nevnte polarisering, har samme retning, men motsatte sanser. Størrelsen på OG Det er gitt av:

E = e_enten - OG_Yo

Det ytre feltet opplever en reduksjon takket være samspillet med materialet i en faktor som kalles κ eller dielektrisk konstant av materialet, en makroskopisk egenskap av det samme. Når det gjelder dette beløpet er det resulterende eller netto feltet:

E = e_enten/κ

Den dielektriske konstanten κ er den relative godtgjørelsen av materialet, en dimensjonsløs mengde alltid større enn 1 og lik 1 i et vakuum.

Kan tjene deg: Uregelmessig galakse: Dannelse, egenskaper, typer, eksempler

κ = ε/ε_enten

Eller ε = κ_enten Som beskrevet i begynnelsen. Enhetene til ε er de samme som for ε_enten: C² /N.m² av m.

Måling av elektrisk godtgjørelse

Effekten av å sette inn en dielektrik. Dette faktum ble oppdaget av Michael Faraday på 1800 -tallet.

Det er mulig å måle den dielektriske konstanten til et materiale ved bruk av en parallell flat plakkkondensator som følger: Når det bare er luft mellom platene, kan det påvises at kapasiteten er gitt av:

C_enten = ε_enten. A/d

Hvor C_enten Det er kondensatorens kapasitet, TIL Det er området med platene og d er avstanden mellom dem. Men når du setter inn en dielektrisk, øker kapasiteten i en κ -faktor, som vist i forrige seksjon, og da er den nye C -kapasiteten C proporsjonal med originalen:

C = ε_enten. A/d = ε. A/d

Årsaken mellom den endelige og den opprinnelige kapasiteten er den dielektriske konstanten til materialet eller relativt godtgjørelse:

κ = c /c_enten 

Og den absolutte elektriske godtgjørelsen av det aktuelle materialet er kjent gjennom:

ε = ε_enten .  (C / c_enten)

Tiltakene kan enkelt utføres hvis en multimeter som er i stand til å måle kapasitans er tilgjengelig. Et alternativ er å måle VO -spenningen mellom kondensatorplatene uten dielektrisk og isolert fra kilden. Dielektrikken blir deretter introdusert og en reduksjon i spenningen observeres, hvis verdi vil være v.

Da κ = v_enten / V

Eksperimenter for å måle den elektriske godtgjørelsen av luften

-Materialer

- Flate plater kondensator parallelljusterbar separasjon.

- Mikrometrisk eller vernier skrue.

Kan tjene deg: Mekaniske bølger: Kjennetegn, egenskaper, formler, typer

- Multimeter som har funksjonen som målingskapasitet.

- Grafikkpapir.

-Fremgangsmåte

- Velg en separasjon d Blant kondensatorplatene og med hjelp av multimeteret må du måle kapasiteten C_enten. Skriv ned dataparet i en tabell med verdier.

- Gjenta den forrige prosedyren for minst 5 separasjoner fra platene.

- Finn kvotienten (A/d) For hver av målene som er målt.

- Takk til uttrykket C_enten = ε_enten. A/d Det er kjent at C_enten Det er proporsjonalt med kvotienten (A/d). Graf på millimeterpapir hver verdi av C_enten med sin respektive verdi av A/d.

- Juster den beste linjen visuelt og bestem skråningen. Eller finn skråningen ved lineær regresjon. Verdien av skråningen er godt godtgjørelsen.

Viktig

Separasjonen mellom platene skal ikke overstige omtrent 2 mm, siden ligningen for kapasiteten til den parallelle flatplatekondensatoren er uendelige plater. Dette er imidlertid en ganske god tilnærming, siden siden av platene alltid er mye større enn skillet mellom dem.

Dette eksperimentet bestemmer godtgjørelsen av luften, som er ganske nær vakuum. Den dielektriske konstanten til vakuumet er κ = 1, mens den tørre luften er κ = 1.00059.

Referanser

1. Dielektrisk. Dielektrisk konstant. Gjenopprettet fra: Elektrikere.Cl.
2. Figueroa, Douglas. 2007. Fysisk serie for vitenskap og ingeniørfag. Volum 5 elektrisk interaksjon. 2. Utgave. 213-215.
3. Laboratori D'Elrectricitat I Magnetisme (UPC). Relativ godtgjørelse av et materiale. Gjenopprettet fra: Elaula.er.
4. Monge, m. Dielektrisk. Elektrostatisk felt. University Carlos III av Madrid. Gjenopprettet fra: OCW.UC3M.er.
5. Sears, Zemansky. 2016. Universitetsfysikk med moderne fysikk. 14^th. Ed. 797 - 806.