Fysik
Polarisering af et dielektrisk materiale
Hej med jer,
I kender sikkert til polarisering, og hvordan man for eksempel kan svække feltet mellem to kapacitorplader ved at lægge et dielektrisk materiale imellem dem.
Typisk, når man arbejder med polarisering af materialer, så bekymrer man sig ikke synderligt over, hvordan polariseringen er opstået men kun om, hvilke ladningsophobninger, den giver anledning til - I kender sikkert ligningerne for bundne ladninger.
Mit spørgsmål er: Hvorfor er det rimeligt at se bort fra, hvordan polariseringen er opstået. Kan den i sig selv ikke trække ekstra energi fra din spændingskilde? Dvs. for eksempel, at hvis den overfladeladning, der effektivt skulle kancellere noget af ladningen fra kapacitoren, og dermed formindske spændingsforskellen.. hvad hvis den effektivt kræver et ekstra potential at bringe op til overfladen?
Svar #1
12. juni 2012 af hesch (Slettet)
Jeg forstår ikke helt dit spørgsmål, men:
Energien i en kondensator er jo: E = ½ * U2 * C. Lad os nu sige , at kodensatoren består af to metalplader, med ingenting imellem. Du fjerner forbindelsen til spændingskilden, og fører så et dielektikum ind mellem pladerne med εr = 4, så vil C vokse med en faktor 4. Spændingen over kondensatorpladerne vil så falde med en faktor 4, og slutresultatet er derfor, at kondensatorens energi er faldet med en faktor 4, uden at der er sket en energiudveksling med spændingskilden. Energiudveksling har alene fundet sted, ved at kondensatorpladerne vil "trække" dielektrikummet ind mellem pladerne, og har derfor udført et stykke arbejde ved dette, heraf det elektriske energitab.
Hvis du herefter tilslutter din spændingskilde igen, vil spændingen over pladerne stige med en faktor 4 til den oprindelige spænding, og energien vil hermed vokse en faktor 16, altså til en energi, der er 4 gange større i kondensatoren med dielektrikum, end uden.
Hvis du indfører dielektrikum med spændingkilde tilsluttet, vil kondensatoren umiddelbart trække energi fra spændingskilden, svarende til at kondensatorens enenrgi forøges med en faktor 4.
Ved ikke om dette er svar.
Svar #2
12. juni 2012 af hesch (Slettet)
#1: Næstsidste punktum er naturligvis forkert, fordi spændingskilden endvidere skal levere energi til det mekaniske arbejde ved at trække dielektrikummet ind mellem pladerne. Så lidt hurtig hovedregning siger mig, at den tilsluttede spændingskilde her skal levere en energi svarende til det dobbelte af det angivne.
Eller hvad?? Regn selv efter :)
Skriv et svar til: Polarisering af et dielektrisk materiale
Du skal være logget ind, for at skrive et svar til dette spørgsmål. Klik her for at logge ind.
Har du ikke en bruger på Studieportalen.dk?
Klik her for at oprette en bruger.