5. Elektrostatika

Elektrostatické stínění

5.3.2 Elektrická pevnost dielektrika

Velikost polarizace dielektrika závisí na velikosti intenzity elektrického pole. Při překročení určité meze se některé elektrony vytrhnou z obalů atomů dielektrika. Tyto elektrony strhávají další, až dojde k hromadnému průchodu elektronů dielektrikem. Jevu se říká průraz dielektrika. Izolant se stává vodivým, začne jím procházet proud. U pevných dielektrik dochází k mechanickému poškození. Mez, než dojde k průrazu dielektrika, se nazývá elektrická pevnost.

Vzhledem k tomu, že izolanty nejsou dokonalé, závisí elektrická pevnost na chemické čistotě, povrchovém znečištění, mechanickém namáhání, a dále na teplotě, tlaku a vlhkosti prostředí, ve kterém se izolant nachází.

Pravděpodobnost průrazu se zmenší, upraví-li se izolant na vrstvený. Jednotkou elektrické pevnosti je V/m (častěji kV/mm).

5.4 Kapacita

5.4.1 Kapacita deskového kondenzátoru

Každé těleso je schopné pojmout určitý největší volný náboj. Říká se, že má určitou kapacitu C. Jednotkou je farad (F). Používají se menší jednotky pF, nF a μF.

Součástky, které mají obzvláště velkou kapacitu, se nazývají kondenzátory.

Soustava dvou desek oddělených dielektrikem tvoří deskový kondenzátor. Kapacita deskového kondenzátoru závisí na plošném obsahu účinné plochy desek, tj. části, kterou se desky překrývají. Kapacita též závisí na druhu dielektrika mezi deskami.

C = ε0 . εr . [F; F/m, -, m2, m]

kde ε0 – permitivita vakua

εr – relativní permitivita

S – účinná plocha desek

l – vzdálenost desek

Při nabíjení kondenzátoru se zvětšuje potenciál mezi deskami.

U = [V; C, F]

Pozn.: V obvodech s kondenzátory může po odpojení od zdroje zůstat několik minut značné napětí. Provádí se vybíjení.

Kondenzátory s proměnlivou kapacitou jsou provedeny jako deskové, a jejich kapacita se mění zasouváním jedné strany desek (otočné) do druhé skupiny desek (pevné). Mění se tím účinná plocha desek. Dielektrikem bývá vzduch.

C = (n – 1) . ε0 . εr . [F; -, F/m, -, m2, m]

kde n – počet desek

S – účinná plocha desek

Kondenzátor s proměnlivou kapacitou

5.4.2 Spojování kondenzátorů

a) paralelně (vedle sebe)

Paralelní spojení kondenzátorů

C = C1 + C2 + C3 + …….. + Cn = Ck

Při paralelním spojení kondenzátorů se výsledná kapacita rovná součtu kapacit jednotlivých kondenzátorů.

b) sériové (za sebou)

Sériové spojení kondenzátorů

= + + + ……+ =

Při sériovém zapojení kondenzátorů se převrácená hodnota výsledné kapacity rovná součtu převrácených hodnot jednotlivých kapacit kondenzátorů.

Zapamatovat:

C1,2 = C1,2,3 =

5.4.3 Složená dielektrika

Dva vodiče lze vzájemně izolovat jedním nebo více izolanty uspořádanými vedle sebe nebo za sebou.

a) dielektrika vedle sebe

Vodivé desky jsou odděleny dielektriky s různou poměrnou permitivitou (εr1, εr2) stejné tloušťky (l) a je mezi nimi napětí (U).