Dielectrics · Dielétricos
| English | Português |
|---|---|
| dielectric/ˌdaɪɪˈlektrɪk/ | dielétrico |
| polarised/ˈpəʊləraɪzd/ | polarizada |
| dielectric constant/ˌdaɪɪˈlektrɪk ˈkɒnstənt/ | constante dielétrica |
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.
Insira um isolante entre as placas e ele armazena ainda mais
- Um capacitor real raramente tem apenas ar entre as placas.
- Deslize uma placa isolante — um dielétrico 电介质 — no espaço.
- De repente, o mesmo capacitor armazena mais carga na mesma tensão.
- Uma simples placa barata aumenta a capacitância e permite suportar tensões mais altas.
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.
O dielétrico se polariza
- O campo das placas puxa as moléculas da placa, alinhando-as.
- Cada molécula torna-se um par tiny ⟨$+/-$⟩ — a placa está polarizada 极化.
- Essas cargas alinhadas criam seu próprio campo oposto ao campo das placas.
- O campo resultante entre as placas fica mais fraco.
A dielectric polarises and weakens the field between the plates. · Um dielétrico polariza e enfraquece o campo entre as placas.
Its aligned charges oppose the plates' field, weakening the net field. · Suas cargas alinhadas se opõem ao campo das placas, enfraquecendo o campo líquido.
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.
A capacitância aumenta por κ
- Um campo mais fraco significa uma tensão menor para a mesma carga — então $C$ sobe.
- $C = \kappa C_0$, onde $\kappa$ é a constante dielétrica 介电常数 ($\kappa > 1$).
- Ar vale cerca de $1$; plásticos variam de $2$ a $5$; alguns cerâmicos chegam a centenas.
- Inserir uma placa de $\kappa = 3$ triplica a capacitância.
Add a dielectric · Adicionar um dielétrico
See how storing more charge at the same voltage means a larger capacitance. · Veja como armazenar mais carga na mesma tensão significa maior capacitância.
Inserting a dielectric of constant $\kappa$ changes the capacitance to: · Inserir um dielétrico de constante $\kappa$ altera a capacitância para:
$C = \kappa C_0$, and $\kappa > 1$, so capacitance rises. · $C = \kappa C_0$, e $\kappa > 1$, então a capacitância sobe.
A $5\ \mu\text{F}$ capacitor gets a $\kappa = 4$ dielectric. Find the new capacitance (in μF). · Um capacitor $5\ \mu\text{F}$ recebe um dielétrico $\kappa = 4$. Encontre a nova capacitância (em μF).
$C = \kappa C_0 = 4 \times 5 = 20\ \mu\text{F}$.
For any real dielectric, the constant $\kappa$ is always greater than ____. · Para qualquer dielétrico real, a constante $\kappa$ é sempre maior que ____.
$\kappa > 1$ for all dielectrics, so they always raise $C$. · $\kappa > 1$ para todos os dielétricos, então eles sempre elevam $C$.
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.
Três efeitos úteis
- Maior $C$ — mais carga armazenada por volt.
- Campo mais fraco dentro para a mesma carga — menos chance de arco.
- Tensão de ruptura mais alta — o capacitor suporta mais antes de arcar.
- A placa também sustenta fisicamente as placas separadas.
Select all · todos true effects of adding a dielectric. · Selecione todas os efeitos verdadeiros de adicionar um dielétrico.
A dielectric raises C, weakens the field, and raises breakdown voltage. · Um dielétrico eleva C, enfraquece o campo e eleva a tensão 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 $Q$.
Dois casos: bateria ligada ou desligada
- Bateria conectada ($V$ fixo): $C$ sobe, então a carga $Q = CV$ aumenta.
- Bateria removida ($Q$ fixo): $C$ sobe, então a tensão $V = Q/C$ diminui.
- Pergunte qual quantidade é mantida fixa antes de prever a mudança.
- Mesma placa, efeitos opostos em $V$ e $Q$.
A dielectric is inserted while the battery stays connected ($V$ fixed). The stored charge: · Um dielétrico é inserido enquanto a bateria permanece conectada ($V$ fixo). A carga armazenada:
With $V$ fixed and $C$ up, $Q = CV$ increases. · Com $V$ fixo e $C$ aumentado, $Q = CV$ 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.
Um capacitor tem $C_0 = 4\ \mu\text{F}$. Um dielétrico de $\kappa = 3$ é inserido.
- Nova capacitância: $C = \kappa C_0 = 3 \times 4 = 12\ \mu\text{F}$.
- Se ainda conectado à bateria, a carga armazenada também 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 prever $V$ ou $Q$, decida se a bateria continua conectada. Bateria ligada → $V$ fixo, $Q$ sobe. Bateria desligada → $Q$ fixo, $V$ cai. Misturar esses dois casos é o erro clássico de dielétricos.
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).
Uma placa de dielétrico polariza-se, enfraquecendo o campo, assim a capacitância sobe: $C = \kappa C_0$ com constante dielétrica $\kappa > 1$. Ela também aumenta a tensão de ruptura. Com a bateria conectada $Q$ sobe ($V$ fixo); desconectada $V$ cai ($Q$ fixo).