25.7: 유전체가 있는 커패시터

평행판 커패시터는 일정 거리만큼 분리된 두 개의 도체판으로 구성됩니다. 그러나 실제 접촉 없이 큰 판을 서로 평행하게 유지하는 것은 기계적으로 어렵습니다. 따라서 유전층은 일반적으로 플레이트 사이에 배치되며, 이는 작은 간격으로 플레이트를 함께 고정하는 쉬운 답안을 제공하고 커패시터의 정전 용량을 증가시킵니다.

유전체는 자유 전자나 느슨하게 결합된 전자가 없는 비전도성 물질입니다. 유전체가 전기장에 놓이면 쌍극자는 전기장의 방향을 따라 정렬됩니다. 유전체층이 커패시터 플레이트 사이의 간격을 채울 때도 동일한 현상이 발생합니다. 쌍극자 정렬은 플레이트 전체의 전압을 감소시켜 정전용량을 증가시킵니다. 단, 청구 금액은 보존됩니다.

플레이트 사이에 유전층을 삽입하면 정전용량은 항상 증가하는데, 이를 증가시키는 요인이 바로 유전율입니다. C₀가 초기 커패시턴스이고 C가 유전체 도입 후의 커패시턴스인 경우 유전 상수와 관련이 있습니다.

축전기에 저장된 전기 에너지도 유전체의 존재에 영향을 받습니다. 빈 커패시터에 저장된 에너지가 U₀일 때 유전체가 있는 커패시터에 저장된 에너지 U는 < em>κ, 방정식 (2)에 주어진 바와 같이:

병렬 플레이트 커패시터는 작은 거리로 분리된 두 개의 전도판으로 구성됩니다. 그러나 접촉 없이 플레이트를 더 가깝게 유지하는 것은 기계적으로 어렵습니다. 이 문제는 커패시터 플레이트 사이에 비전도성 매체를 끼워 넣으면 해결할 수 있습니다.

가장 일반적으로 커패시터는 유전체 매체로 분리된 긴 금속 호일 스트립으로 만들어집니다. 유전체는 느슨하게 결합된 전자나 자유 전자가 없는 비전도성 물질입니다.

플레이트 사이의 틈을 채우는 유전체 슬래브가 있는 완전히 충전된 병렬 플레이트 커패시터를 생각해 보십시오. 유전체의 쌍극자는 전기장의 방향을 따라 정렬됩니다.

양극판을 향한 음전하와 음극판을 향한 양전하의 정렬은 총 전하가 동일하게 유지되더라도 판 양단의 전압을 감소시킵니다. 전압이 감소하면 커패시턴스가 증가합니다.

커패시턴스가 증가하는 요인은 재료의 유전 상수입니다. 유전체의 존재는 항상 커패시턴스를 증가시킵니다. 따라서 유전 상수는 항상 단위보다 큽니다.