headline
Error processing SSI file




קבל חשמלי


חומרים דיאלקטריים


בקבל בו דנו עד עתה חומר הבידוד שהפריד בין שני חלקי הקבל היה אוויר. לאוויר התנגדות חשמלית גבוהה יחסית והוא אינו מאפשר מעבר של המטען החשמלי דרכו בין שני חלקי הקבל, זאת כל עוד המתח בין שני החלקים נמוך ממתח הפריצה שלו.

לאוויר קיים מתח פריצה בו יכולתו לשמש כמבדד נפרצת והוא הופך להיות מוליך ומאפשר מעבר זרם חשמלי דרכו בצורת פרץ של קשתית בוהקת, בדומה לברק.

במקרים בהם נרצה לחבר את הקבל למתח חשמלי גבוה מאוד, כדי למשל לאגור בו יותר כמות של מטען חשמלי, נהיה חייבים למלא את החלל שבין חלקי הקבל בחומר מבודד טוב יותר מהאוויר.

נמצא גם שחומר מבודד הטוב יותר מאוויר אינו רק מאפשר לחבר את הקבל למתח גבוה מאוד, אלא גם מגדיל את יכולת הקיבול החשמלי שלו.

נזכיר שהמקדם הדיאלקטרי של ריק מוגדר על-ידי המשוואה,

ε0 = 1 / 4πk

כלומר, ערכו של ε0 הוא,

ε0 = 1 / (4π•9•109) = 8.85•10-12 [C2 / (N•m2)]

כאשר נכניס בין חלקי הקבל חומר מבודד טוב יותר תגדל יכולת הקיבול שלו באופן יחסי פי εr.

למשל, משוואת קבל הלוחות (המבודד בריק ובקירוב טוב גם באוויר) שקיבלנו בפרק הקודם,

C = ε0 A / d

תשתנה למשוואה הבאה כאשר יוכנס חומר מבודד כלשהו בין חלקי הקבל,

C = ε0 εr A / d

נשים לב שהמשתנה החדש εr מגדיר פי כמה החומר המבודד החדש בין חלקי הקבל מגדיל את יכולת הקיבול שלו לעומת ריק. המשתנה εr, הנקרא המקדם הדיאלקטרי היחסי (מכאן הסימן r עבור relative) של החומר, מבטא יחס מספרי והוא חסר יחידות. זאת בניגוד ל- ε0, המקדם הדיאלקטרי של ריק, שהוא גודל פיזיקאלי בעל יחידות כפי שהוגדר לעיל.

כזכור, הנחנו שניתן להתייחס בקירוב טוב לקבל המבודד בין חלקיו על-ידי אוויר לקבל הנמצא בריק. הנחה זו נכונה מאחר והמקדם הדיאלקטרי היחסי של האוויר קרוב מאוד לאחד ולכן תרומתו זניחה ומקובל לרוב להשמיט אותו.

להלן טבלה המרכזת את ערכי המקדם הדיאלקטרי היחסי של חומרים נפוצים:

סוג חומרמקדם דיאלקטרי יחסיסוג חומרמקדם דיאלקטרי יחסי
אוויר1.0006זכוכית5
נייר1.5-3פורצלן6-8
פלסטיק2-4אתנול26
גומי3-5מים מזוקקים80
שמן4בריום100+

[לפרק הקודם | לפרק הבא]

[ עמוד ראשי - חשמל | קבל חשמלי : קיבול גוף מוליך חשמלי | חיבור גופים מוליכים בעלי קיבול שונה | הגדלת יכולת הקיבול של גוף מוליך | קבל חשמלי | חומרים דיאלקטריים | האנרגיה האגורה בקבל חשמלי | חיבור קבלים חשמליים | סיכום ]