Dielectrics · Dieléctricos
| English | Español |
|---|---|
| dielectric/ˌdaɪɪˈlektrɪk/ | dieléctrico |
| polarised/ˈpəʊləraɪzd/ | polarizado |
| dielectric constant/ˌdaɪɪˈlektrɪk ˈkɒnstənt/ | constante dieléctrica |
Slide an insulator between the plates and it holds even more
- A real capacitor rarely has plain air between its plates.
- Slip an insulating slab — a dielectric 电介质 — into the gap.
- Suddenly the same capacitor stores more charge at the same voltage.
- One cheap slab boosts capacitance and lets it survive higher voltages.
Desliza un aislante entre las placas y almacena aún más
- Un capacitor real rara vez tiene aire simple entre sus placas.
- Introduce una lámina aislante — un dieléctrico 电介质 — en el espacio.
- De pronto, el mismo capacitor almacena más carga al mismo voltaje.
- Una sola lámina económica aumenta la capacitancia y le permite soportar voltajes más altos.
The dielectric polarises
- The plates' field tugs on the slab's molecules, lining them up.
- Each molecule becomes a tiny $+/-$ pair — the slab is polarised 极化.
- These lined-up charges make their own field against the plates' field.
- The net field between the plates gets weaker.
El dieléctrico se polariza
- El campo de las placas tira de las moléculas de la lámina, alineándolas.
- Cada molécula se convierte en un par pequeño $+/-$; la lámina está polarizada 极化.
- Estas cargas alineadas generan su propio campo en contra del campo de las placas.
- El campo neto entre las placas se vuelve más débil.
A dielectric polarises and weakens the field between the plates. · Un dieléctrico se polariza y debilita el campo entre las placas.
Its aligned charges oppose the plates' field, weakening the net field. · Sus cargas alineadas se oponen al campo de las placas, debilitando el campo neto.
Capacitance goes up by κ
- A weaker field means a smaller voltage for the same charge — so $C$ rises.
- $C = \kappa C_0$, where $\kappa$ is the dielectric constant 介电常数 ($\kappa > 1$).
- Air is about $1$; plastics are $2$–$5$; some ceramics reach into the hundreds.
- Insert a $\kappa = 3$ slab and the capacitance triples.
La capacitancia aumenta por κ
- Un campo más débil significa un voltaje menor para la misma carga, así que $C$ sube.
- $C = \kappa C_0$, donde $\kappa$ es la constante dieléctrica 介电常数 ($\kappa > 1$).
- El aire vale aproximadamente $1$; los plásticos van de $2$ a $5$; algunos cerámicos llegan a cientos.
- Si insertas una lámina con $\kappa = 3$, la capacitancia triplica.
Add a dielectric · Añadir un dieléctrico
See how storing more charge at the same voltage means a larger capacitance. · Ver cómo almacenar más carga al mismo voltaje implica una mayor capacitancia.
Inserting a dielectric of constant $\kappa$ changes the capacitance to: · Insertar un dieléctrico de constante $\kappa$ cambia la capacitancia a:
$C = \kappa C_0$, and $\kappa > 1$, so capacitance rises. · $C = \kappa C_0$, y $\kappa > 1$, por lo que la capacitancia aumenta.
A $5\ \mu\text{F}$ capacitor gets a $\kappa = 4$ dielectric. Find the new capacitance (in μF). · Un capacitor de $5\ \mu\text{F}$ recibe un dieléctrico con $\kappa = 4$. Encuentre la nueva capacitancia (en μF).
$C = \kappa C_0 = 4 \times 5 = 20\ \mu\text{F}$.
For any real dielectric, the constant $\kappa$ is always greater than ____. · Para cualquier dieléctrico real, la constante $\kappa$ siempre es mayor que ____.
$\kappa > 1$ for all dielectrics, so they always raise $C$. · $\kappa > 1$ para todos los dieléctricos, por lo que siempre elevan $C$.
Three helpful effects
- Bigger $C$ — more charge stored per volt.
- Weaker field inside for the same charge — less chance of sparking.
- Higher breakdown voltage — the capacitor tolerates more before it arcs.
- The slab also physically holds the plates apart.
Tres efectos útiles
- Mayor $C$: más carga almacenada por voltio.
- Campo más débil dentro para la misma carga: menos probabilidad de chispas.
- Mayor voltaje de ruptura: el capacitor tolera más antes de arcer.
- La lámina también mantiene físicamente las placas separadas.
Select all · todos true effects of adding a dielectric. · Seleccione todos los efectos verdaderos de añadir un dieléctrico.
A dielectric raises C, weakens the field, and raises breakdown voltage. · Un dieléctrico eleva C, debilita el campo y aumenta el voltaje de ruptura.
Two cases: battery on or off
- Battery connected ($V$ fixed): $C$ rises, so charge $Q = CV$ increases.
- Battery removed ($Q$ fixed): $C$ rises, so voltage $V = Q/C$ drops.
- Ask which quantity is held fixed before predicting the change.
- Same slab, opposite effects on $V$ and $Q$.
Dos casos: batería conectada o desconectada
- Batería conectada ($V$ fija): $C$ sube, entonces la carga $Q = CV$ aumenta.
- Batería desconectada ($Q$ fija): $C$ sube, entonces el voltaje $V = Q/C$ baja.
- Pregunta qué cantidad se mantiene fija antes de predecir el cambio.
- Misma lámina, efectos opuestos sobre $V$ y $Q$.
A dielectric is inserted while the battery stays connected ($V$ fixed). The stored charge: · Se inserta un dieléctrico mientras la batería permanece conectada ($V$ fija). La carga almacenada:
With $V$ fixed and $C$ up, $Q = CV$ increases. · Con $V$ fija y $C$ aumentada, $Q = CV$ aumenta.
A capacitor has $C_0 = 4\ \mu\text{F}$. A dielectric of $\kappa = 3$ is inserted.
- New capacitance: $C = \kappa C_0 = 3 \times 4 = 12\ \mu\text{F}$.
- If still connected to the battery, the stored charge triples too.
Un capacitor tiene $C_0 = 4\ \mu\text{F}$. Se introduce un dieléctrico con $\kappa = 3$.
- Nueva capacitancia: $C = \kappa C_0 = 3 \times 4 = 12\ \mu\text{F}$.
- Si sigue conectado a la batería, la carga almacenada también triplica.
Before predicting $V$ or $Q$, decide whether the battery is still connected. Battery on → $V$ fixed, $Q$ rises. Battery off → $Q$ fixed, $V$ falls. Mixing these two cases is the classic dielectric mistake.
Antes de predecir $V$ o $Q$, decide si la batería sigue conectada. Batería encendida → $V$ fija, $Q$ sube. Batería apagada → $Q$ fija, $V$ baja. Mezclar estos dos casos es el error clásico con dieléctricos.
A dielectric slab polarises, weakening the field, so capacitance rises: $C = \kappa C_0$ with dielectric constant $\kappa > 1$. It also raises the breakdown voltage. With the battery connected $Q$ rises ($V$ fixed); disconnected $V$ falls ($Q$ fixed).
Una lámina dieléctrica se polariza, debilitando el campo, por lo que la capacitancia sube: $C = \kappa C_0$ con constante dieléctrica $\kappa > 1$. También eleva el voltaje de ruptura. Con la batería conectada $Q$ sube ($V$ fija); desconectada $V$ baja ($Q$ fija).