كما عرفت من دراستك السابقة هناك مواد عدة مثل الورق المصمغ، اللدائن (البلاستيك)، الزجاج، فضلا عن كونها غير موصلة للكهربائية (عازلة) عند الظروف الاعتيادية، فهي تعمل على تغيير مقدارالمجال الكهربائي الموضوعة فيه، لذا تسمى بالمواد العازلة كهربائيا Dielectric materials .
تصنف المواد العازلة كهربائياً الى نوعين:
النوع الاول: العوازل القطبية (Polar dielectrics)، مثل الماء النقي، إذ تمتلك جزيئاته عزوما كهربائية ثنائية القطب دائمية، فيكون التباعد بين مركزي شحنتيها الموجبة والسالبة ثابتا (مثل هذه الجزيئة تسمى دايبول، أي جزيئة ثنائية القطب). لاحظ الشكل (6) يوضح الاتجاهات العشوائية لجزيئات العازل القطبية في غياب المجال الكهربائي الخارجي.
وعند إدخال هذا النوع من العازل بين صفيحتي متسعة مشحونة، فالمجال الكهربائي بين صفيحتيها سيؤثر في هذه الدايبولات ويجعل معظمها يصطف بموازاة المجال، لاحظ الشكل (7).
النوع الثاني: العوازل غيرالقطبية (Nonpolar dielectrics) (مثل الزجاج والبولي ثيلين)، اذ يكون التباعد بين مركزي شحنتها الموجبة والسالبة غير ثابت.لاحظ الشكل (a-8).
وبالنتيجة تظهر شحنة سطحية موجبة على وجه العازل المقابل للصفيحة السالبة للمتسعة في حين تظهر شحنة سطحية سالبة على وجه العازل المقابل للصفيحة الموجبة (ولكن يبقى العازل متعادلا كهربائيا) الشكل (c-8)
وعندئذ يصبح العازل مستقطبا والشحنتان الصطحيتان على وجهي العازل تولدان مجالا كهربائيا داخل العازل (Ed) يعاكس في اتجاهه اتجاه المجال المؤثر بين الصفيحتين (E) الشكل (9)، فيعمل على إضعاف المجال الكهربائي الخارجي المؤثر.
فيقل مقدار المجال الكهربائي بين صفيحتي المتسعة بنسبة k ويكون
النوع الاول: العوازل القطبية (Polar dielectrics)، مثل الماء النقي، إذ تمتلك جزيئاته عزوما كهربائية ثنائية القطب دائمية، فيكون التباعد بين مركزي شحنتيها الموجبة والسالبة ثابتا (مثل هذه الجزيئة تسمى دايبول، أي جزيئة ثنائية القطب). لاحظ الشكل (6) يوضح الاتجاهات العشوائية لجزيئات العازل القطبية في غياب المجال الكهربائي الخارجي.
وعند إدخال هذا النوع من العازل بين صفيحتي متسعة مشحونة، فالمجال الكهربائي بين صفيحتيها سيؤثر في هذه الدايبولات ويجعل معظمها يصطف بموازاة المجال، لاحظ الشكل (7).
ونتيجة لذلك يتولد مجالا كهربائيا داخل العازل اتجاهه معاكسا لاتجاه المجال الخارجي المؤثر وأقل منه مقدارا. وبالنتيجة يقل مقدار المجال الكهربائي المحصل بين صفيحتي المتسعة.
النوع الثاني: العوازل غيرالقطبية (Nonpolar dielectrics) (مثل الزجاج والبولي ثيلين)، اذ يكون التباعد بين مركزي شحنتها الموجبة والسالبة غير ثابت.لاحظ الشكل (a-8).
وعند إدخال هذا النوع من العازل بين صفيحتي متسعة مشحونة، سيعمل المجال الكهربائي بين صفيحتي المتسعة على إزاحة مركزي الشحنتين الموجبة والسالبة في الجزيئة الواحدة بإزاحة ضئيلة، وهذا يعني انها تكتسب بصورة مؤقتة عزوما كهربائية ثنائية القطب بطريقة الحث الكهربائي، وبهذا يتحول الجزيء الى دايبول كهربائي يصطف باتجاه المجال الكهربائي الموؤثر. لاحظ الشكل (b-8).
وبالنتيجة تظهر شحنة سطحية موجبة على وجه العازل المقابل للصفيحة السالبة للمتسعة في حين تظهر شحنة سطحية سالبة على وجه العازل المقابل للصفيحة الموجبة (ولكن يبقى العازل متعادلا كهربائيا) الشكل (c-8)وعندئذ يصبح العازل مستقطبا والشحنتان الصطحيتان على وجهي العازل تولدان مجالا كهربائيا داخل العازل (Ed) يعاكس في اتجاهه اتجاه المجال المؤثر بين الصفيحتين (E) الشكل (9)، فيعمل على إضعاف المجال الكهربائي الخارجي المؤثر.
وفي كلا نوعي العازل الكهربائي يعطى متجه المجال الكهربائي المحصل (Ek)، بالعلاقة الآتية:
فيقل مقدار المجال الكهربائي بين صفيحتي المتسعة بنسبة k ويكون
وبما ان المجال الكهربائي (E = ∆V/d) أي إن فرق الجهد بين صفيحتي المتسعة يتناسب طرديا مع مقدار المجال الكهربائي فيقل فرق الجهد بين الصفيحتين ايضا بنسبة k:
إذ إن V∆ هو فرق الجهد بين الصفيحتين في حالة الفراغ هو العازل بينهما و هو فرق الجهد بينهما بوجود العازل.
ويرمز لمقدار سعة المتسعة بوجود العازل بالرمز Ck فتكون: Ck = kC
يعرف ثابت العزل الكهربائي (k) للمادة العازلة بأنه:
النسبة بين سعة المتسعة بوجود العازل Ck وسعتها بوجود الفراغ أو الهواء C.
أي إن:
ليست هناك تعليقات:
إرسال تعليق
ضــــع بصمتــــك الفيزيـائيـــــة
ملحوظة: يمكن لأعضاء المدونة فقط إرسال تعليق.