Swobodna energia
W nauce, podobnie jak w życiu, najważniejsza jest prawda.
8 obserwujących
138 notek
157k odsłon
282 odsłony

Gromadzenie ładunku w dielektryku kondensatora

Wykop Skomentuj11

Przedstawione tutaj informacje są uzupełnieniem krótkiego artykułu pt. "Gdzie gromadzi się ładunek kondensatora?". W tym artykule jest przedstawiony mechanizm gromadzenia się elektrycznego ładunku w dielektryku kondensatora. W artykule można przeczytać:

"Powstaje pytanie: jak zatem dochodzi do polaryzacji dielektryka w kondensatorze? Przebieg procesu polaryzacji dielektryka można porównać z procesem, jaki zachodzi w przewodniku podczas przepływu elektrycznego prądu. W przewodniku przepływ elektronów jest możliwy dzięki temu, że atomy w jego strukturze drgają na tyle intensywnie, że między nimi powstają duże luki (szczeliny), przez które pod wpływem przyłożonego elektrycznego napięcia w miarę swobodnie przepływają elektrony. A co dzieje się w dielektryku?

W dielektryku kondensatora atomy tworzą bardziej trwałe wiązania i drgają mniej intensywnie. Elektrony wchodzą w powstające gdzieniegdzie szczeliny miedzy atomami. Ale głębokość, na jaką mogą dotrzeć (licząc od powierzchni ujemnej elektrody - okładki), zależy od wielkości elektrycznego napięcia na okładkach kondensatora. W ten sposób gromadzenie się i nadmiar elektronów w dielektryku w pobliżu ujemnej elektrody jest w pewnym sensie skutkiem ich pompowania w materię dielektryka. Istniejący tam nadmiar elektronów stwarza niejako nadciśnienie elektronowej materii. To nadciśnienie istnieje tam, dopóki istnieje czynnik pompujący, czyli przyłożone do okładek kondensatora "zewnętrzne" elektryczne napięcie, lub dopóki nie powstanie możliwość rozładowania tego nadciśnienia - albo inaczej, rozładowania elektrycznego napięcia, które w dielektryku pozostaje także wówczas, gdy zostają usunięte okładki."

Przedstawiony w artykule mechanizm gromadzenia ładunku w dielektryku między okładkami kondensatora określa jednocześnie, jakie jest znaczenie pojęcia "ładunek". Opisany w artykule ładunek oznacza tyle, że w dielektryku kondensatora, od strony ujemnej okładki, gromadzi się nadmiar elektronów. Zgodnie z przedstawionym w artykule poglądem najwięcej elektronów gromadzi się właśnie w pobliżu ujemnej elektrody, a coraz mniej gromadzonych elektronów jest przy oddalaniu się od ujemnej elektrody i zbliżaniu do elektrody dodatniej. Takie rozmieszczenie elektronów jest połączone z powstaniem naprężeń w strukturze dielektryka. Jednocześnie istnienie takiego "ładunku" może być  potwierdzone doświadczalnie. Bo nagromadzenie elektronów w dielektryku kondensatora (gdy ono rzeczywiście istnieje) jest równoznaczne ze wzrostem wielkości masy dielektryka i całego kondensatora. 

Okazuje się, że kilka lat temu w sposób doświadczalny została potwierdzona odwrotna sytuacja, aniżeli opisana powyżej - podczas eksperymentu stwierdzono zmniejszenie masy naładowanego kondensatora.1)  Wynik tego eksperymentu świadczy o tym, że w dielektryku wcale nie zwiększa się ilość elektronów, ale jest akurat odwrotnie, czyli podczas ładowania kondensatora dochodzi do usunięcia wielu elektronów ze struktury dielektryka. Można domyślać się, w jaki sposób przebiega ten proces.

W trakcie ładowania kondensatora na ujemnej elektrodzie gromadzą się elektrony. Ale nie mogą one swobodnie wejść w obszar struktury dielektryka, bo on jest izolatorem. Nadmierne nagromadzenie się elektronów na ujemnej elektrodzie kondensatora przyczynia się do ucieczki pewnej ilości elektronów z obszaru dielektryka na elektrodę dodatnią. Te elektrony zostają jakby wypchane z dielektryka i przesunięte na dodatnia elektrodę, gdzie występuje ich niedobór. W trakcie procesu usuwania elektronów z obszaru dielektryka w jego strukturze dochodzi do przesunięcia atomów względem siebie i powstawania w taki sposób naprężeń struktury. Nagromadzony w dielektryku ładunek, podobnie jak ładunek opisany w art. "Gdzie gromadzi się ładunek kondensatora?", także jest związany głównie z istniejącymi naprężeniami struktury dielektryka. Różnica jest taka, że doświadczalnie zostało potwierdzone, że odbywa się to z powodu niedoboru elektronów w dielektryku, a nie, jak to przedstawiono w art. "Gdzie gromadzi się ładunek kondensatora?", z powodu ich nadmiaru. Bo doświadczenia rosyjskiego badacza Dżabraiła Charunowicza Bazijewa1) wykazały, że elektrycznie naładowany kondensator ma mniejszą masę od tej, jaką on miał, gdy nie był naładowany.

Przedstawiony tutaj mechanizm powstawania (gromadzenia) elektrycznego ładunku w kondensatorze jest w pewnym sensie także korektą (a może uściśleniem) poglądu na ten temat, jaki został przedstawiony w art. "Ładowanie akumulatora bądź kondensatora - Utrata masy" na http://pinopa.narod.ru/27_C4_Utrata_masy.pdf.

Na zakończenie można tu powtórzyć. " Teraz w dobie internetu wiedza o gromadzeniu się ładunku w kondensatorze może być szybko skorygowana. Uczniowie i studenci, którzy przeczytają niniejszy artykuł, mogą przekazywać poprawiona wiedzę swoim nauczycielom, doktorom i profesorom fizyki."

---------------------------------------------------------  

1) W artykule pt. "Ładowanie akumulatora bądź kondensatora - Utrata masy", który znajduje się na http://pinopa.narod.ru/27_C4_Utrata_masy.pdf,  zostały przedstawione wyniki badań, jakie przeprowadzał rosyjski badacz Dżabraił Charunowicz Bazijew.

Uwaga: Odnośniki, które zostały wymienione w art."Ładowanie akumulatora bądź kondensatora - Utrata masy", są już nieaktualne. Ale powiązane z nimi artykuły można znaleźć na http://pinopa.narod.ru/Polska.html. Na przykład, można otworzyć tę stronę, a następnie dla ułatwienia poszukiwań umieścić tytuł szukanego artykułu w okienku, które otwiera się po naciśnięciu przycisków: "Edycja" i "Znajdź" (przyciski w programie WindowsXP).

----------------------------------------------------------

Polska, Legnica, 30.12.2018 r.
Bogdan Szenkaryk "Pinopa"

Wykop Skomentuj11
Ciekawi nas Twoje zdanie! Napisz notkę Zgłoś nadużycie

Więcej na ten temat

Salon24 news

Co o tym sądzisz?

Inne tematy w dziale Technologie