איזה סוג חיבור הקבל ?

[idaneqw]

איזה סוג חיבור הקבל ?

הכנסת החומר הדיאלקטרי לתוך הקבל, משנה את הקיבול בחלק אחד יהיה C1 ובשני C2.

1. למה החיבור הזה הוא במקביל ולא בטור? כיצד ניתן לקבוע את זה חד משמעית?

2. חומר דיאקלרטי הוא חומר מבודד נכון? מה קורה לשדה החשמלי בתוך הקבל עם החומר הדיאלקטרי? כאשר הוא מחובר למקור מתח ומנותק ממקור מתח?

3.מה המטרה מאחורי החומר, למה מכניסים אותו?

4. למה כאשר נכניס חומר דיאקלטרי האנרגיה תיהיה שלילית יותר וע"פ עקרון המינימום ככה נרוויח יותר אנרגיה?

תודה

 

[Practical Realist]

תשובה

1. החיבור הוא מקבילי כי ניתן לפרק את הקבל לשני חלקים, אחד שאורכו x והשני שאורכו L-x, עם ובלי חומר דיאלקטרי בהתאמה. שני הקבלים הללו יהיו מחוברים בין אותן נקודות, כיוון שהפרש הפוטנציאל בין כל זוג לוחות יהיה שווה (הזוג ללא החומר והזוג עם).

2. חומר דיאלקטרי מקטין את השדה החשמלי בקבל, כיוון שחלקיקיו מסתדרים בכיוון הפוך לכיוון השדה אך אינם נעים. כתוצאה מכך נוצר בו שדה נגדי לשדה החיצוני. כאשר הקבל טעון (מבודד או מחובר) קיים בו שדה, והשפעת החומר הדיאלקטרי קיימת כל עוד יש שדה חשמלי.

3. כיוון שהחומר מקטין את השדה החשמלי, אפשר להכניס יותר מטען לקבל (הקיבול גדל).

4. כיוון שהאנרגיה תלויה בשדה לפי:
zz E = Q²/2C zz
אם מגדילים את הקיבול, תדרש פחות אנרגיה לטעינה במטען נתון.

http://www.slideshare.net/FFMdeMul/capacitor-partial-filling

 

[idaneqw]

למה מקביל?

אם אפשר "לפרק" אותם לשני קבלים, אז לי נראה שהם מחוברים בטור, אחד אחרי השני. למה בעצם זה מקביל?

 

[Practical Realist]

כיוון ששניהם מחוברים בין אותן נקודות

ההגדרה של חיבור במקביל של אלמנטים במעגל חשמלי הוא ששניהם מחוברים בין אותן נקודות פוטנציאל.
אם נפריד באופן דמיוני כמו שציינתי קודם, כל שני חלקים של לוח יהיו מחוברים עדיין לאותה נקודה של המעגל.

 

[idaneqw]

שאלה על חיבור בטור.

השאלה הזו נראת מאוד דומה, למה הפעם החיבור בטור? זה ממש לא ברור לי העניין הזה. תודה לך

 

[Practical Realist]

תשובה

שים לב לשקף 3 בקישור שהבאתי:
בחיבור בטור, החומר הוא בעל שטח חתך שווה לזה של לוחות הקבל, אבל עוביו קטן מן המרווח בין הלוחות. לכן ניתן להגדיר הפרש פוטנציאל בין הלוח הראשון לשפת החומר (זהו הקבל הראשון, שאינו מלא) והפרש פוטנציאל בין אותה שפה של החומר ללוח השני (זהו הקבל השני, שהוא כן מלא) ואז הפרש הפוטנציאל בין הלוחות שווה לסכום ההפרשים הנ"ל.
ראה גם הסבר ודוגמה כאן (עמ' 743 וקצת לפני):
http://books.google.co.il/books?id=...itor partially filled with dielectric&f=false

 

[idaneqw]

הקישר שבור..

ואין שקף גם... אשמח לתיקון

 

[Practical Realist]

תיקון

לגבי הקישור השני, חפש בגוגל:
Physics for Scientists and Engineers, Volume 2, Chapters 23-46

אחת התוצאות (לא הראשונה) היא של google.books, כאמור בעמוד 743.

השקף הוא השלישי בקישור הזה:
http://www.slideshare.net/FFMdeMul/capacitor-partial-filling

אם לא נפתח, חפש בגוגל:
filling a capacitor with dielectric II partial filling

ובחר בקישור של slideshare.