Jak stała dielektryczna wpływa na natężenie pola w kondensatorze i jego pojemność?
Załóżmy, że mamy pewien kondensator płaski, do którego przyłożono pewne napięcie i znana jest nam wartość natężenia pola między jego okładkami. Przeanalizuj, w jaki sposób można wyznaczyć wartość natężenia pola, kiedy pomiędzy okładkami kondensatora umieszczono dielektryk o określonej stałej dielektrycznej.
W zasilaczach i stabilizatorach napięcia kondensatory pozwalają na podtrzymanie wartości chwilowej napięcia w przerwach pomiędzy kolejnymi impulsami prądu dopływającego z prostownika, ograniczają wahania napięcia i pozwalają na chwilowy pobór prądu o natężeniu znacznie przewyższającym wartość skuteczną lub średnią. W układach wytwarzających zakłócenia związane z szybkimi skokami pobieranego prądu (takich, jak silniki elektryczne, czy iskrowniki) kondensatory są elementami filtrów ograniczających przedostawanie się zakłóceń do sieci energetycznej oraz powstawanie zakłóceń radiowych. Kondensatory mają też zastosowanie w sieciach elektroenergetycznych do kompensacji mocy biernej.
Polecenie 2
Co by się stało, gdyby między okładki kondensatora wsunąć przewodzącą płytkę, a nie dielektryk?
uzupełnij treść
Obecność dielektryka znacznie zwiększa pojemność elektryczną. Efekt ten jest nawet silniejszy niż przy zmianie geometrii kondensatora. Pojemność elektryczna kondensatora wzrośnie. Dlaczego? Kiedy do naładowanego kondensatora próżniowego zbliżymy dielektryk, wówczas zareaguje on na pole elektryczne wytwarzane przez ładunki zgromadzone na okładkach. Na powierzchni próbki indukują się ładunki. Nie są to jednak ładunki swobodne, jak w przewodniku, ponieważ w idealnym izolatorze takie nie występują. Ładunki indukowane na powierzchni dielektryka mają znak przeciwny do znaku ładunków swobodnych na sąsiadujących okładkach kondensatora. W rezultacie dielektryk jest wciągany między okładki, a energia potrzebna do wykonania pracy przy polaryzacji dielektryka między okładkami pochodzi ze zgromadzonej energii elektrycznej. Energia maleje więc. Natomiast kiedy przestrzeń pomiędzy okładkami kondensatora całkowicie wypełnia dielektryk o względnej przenikalności elektrycznej , pojemność elektryczna kondensatora próżniowego wzrasta o czynnik . Więc po wsunięciu przewodnika pojemność elektryczna kondensatora wzrośnie jeszcze bardziej.