Fizika va astronomiya asoslari

d- kondensator qoplamalari orasidagi masofa;
ε-qoplamalar orasidagi moddaning nisbiy dielektrik singdiruvchanligi.
Bu formuladan yassi kondensator qoplamalarining yuzi va bu qoplamalarni ajratib turuvchi muhitning dielektrik singdiruvchanligi qancha katta bo‘lsa va qoplamalar orasida masofa qancha kichik bo‘lsa, yassi kondensatorning sig‘imi shuncha katta bo‘ladi.
Kondensator aloqa texnikasi, radiotexnika, elektrotexnikada ko‘p ishlatiladi. Ular o‘zlarining vazifalariga qarab, o‘zgarmas sig‘mli kondensatorlar va o‘zgaruvchan sig‘imli kondensatorlarga bo‘linadilar.
Har bir kondensator sig‘imdan tashqari chegaraviy kuchlanish U_max bilan harakterlanib, bu kuchlanish kondensatorning qoplamalarining teshilishi xavfidan qo‘rqmay beriladigan kuchlanishdan iboratdir. Agar berilgan kuchlanish shu kuchlanishdan katta bo‘lsa, ya’ni U>U_max, qoplamalar o‘rtasidan uchkun o‘tadi va dielektrik buzilib, kondensator ishdan chiqadi.
Kerakli elektr sig‘imini hosil qilish uchun, bir necha kondensatorlar bir-biriga ulanadi, ya’ni kondensatorlar batareyasi hosil qilinadi. Barcha ulanishlarni parallel va ketma-ket ulanishlarga bo‘lish mumkin.
Kondensatorlarni parallel ulashi.

Parallel ulangan kondensatorlar batareyasining elektr sig‘imi har bir aholida kondensatorlar elektr sig‘imlarining algebraik yig‘indisiga teng.

(6)

Kondensatorlarning ketma-ket ulashi.

Bunda kondensator qoplamalarida zaryadlar bir xil bo‘ladi:


(7)

Ketma-ket ulangan kondensatorlar batareyasini elektr sig‘imi:

(8)

Dielеktriklar.

O‘zlarining elektr o‘tkazuvchanlik xossalariga qarab qattiq jismlar metallarga (o‘tkazgichlarga), yarim o‘tkazgichlarga va dielektriklar (izolyatorlar)ga bo‘linadi.

Metallar energetik zonalari elektron bilan to‘la band qilinmagan bo‘ladi (1a-rasm) va ularga tashqaridan kuchsiz elektr maydon ta’sir etsa, elektronlar yuqorida joylashgan uzluksiz bo‘sh o‘tkazuvchanlik zonalariga o‘tib olib, ma’lum yo‘nalishda harakat qiladi va elektr toki hosil bo‘ladi. Sababi metallarda valent va o‘tkazuvchanlik energetik zonalar bir-birlari bilan “chaplashib” uzluksiz zona hosil qilgan bo‘ladi.



ΔE<2eV ΔE>2eV
1-rasm a) b) c)

Yarim o‘tkazgichlarda esa valent zona elektronlar bilan to‘lgan bo‘lib, agar elektronlar o‘tkazuvchanlik zonasiga o‘tmasa, ular erkin bo‘lmaydi (1b-rasm). Bu zona valent zonadan ΔE~0,12eV energetik masofada joylashgan bo‘ladi, unda ΔE – taqiqlangan zonaning kengligi. Agar elektronlar valent zonadan o‘tkazuvchanlik zonaga o‘tmasalar, tashqi elektr maydon ta’siri bilan tok hosil bo‘lmaydi. Yarimo‘tkazgichda elektr toki hosil bo‘lishi uchun, ma’lum tashqi faktor (temperatura, yorug‘lik va h.k.) yordamida elektronlar valent zonadan o‘tkazuvchanlik zonaga o‘tgan bo‘lishi kerak.

Dielektriklarda esa o‘tkazuvchanlik zonasi bilan valent zonasi orasidagi energetik masofa eng kamida ΔE=2eV va undan ko‘proq bo‘lib, umuman erkin elektronlar bo‘lmaydi (1c-rasm).
Yarim o‘tkazgichlarga asosan kristall strukturaga ega bo‘lgan juda ko‘p qattiq jismlar kiradi. Yarim o‘tkazgichlar atomlar (germaniy, kremniy, tellur, selen va h.k.) shaklida va kimyoviy birlashmalar shaklida (sulfidlar, selenidlar va h.k.) uchraydi.
Xizmat ko‘rsatish sohasida, texnikada eng ahamiyatli materiallardan biri ham elektr o‘tkazmaydigan moddalar, dielektriklardir.
Texnikada ishlatiladigan dielektriklar har xil. Ular tabiiy (marmar, slyuda va boshqalar) va sun’iy (chini, rezina va boshqalar) bo‘lishi mumkin. Ammo, ular fizik tuzilishlari jihatidan uch turga ajratiladi: 1) gaz, 2) suyuq, 3) qattiq.
Dielektriklar fizik tuzilishlariga qaramay, bir-birlari bilan tubandagi elektr harakteristikalari orqali solishtiriladi:
a) Elektr o‘tkazuvchanlik. Tabiatda ideal dielektrik uchramaydi. Har qanday dielektrik ozmi-ko‘pmi elektr o‘tkazadi. Dielektriklardagi elektr o‘tkazuvchanlik ko‘pincha unga teskari bo‘lgan izolyatsiya qarshiligi bilan belgilanadi. Izolyatsiyaning qarshiligi dielektrik sirti bo‘yicha bir xil bo‘lsa, uning qalinligi, hajmi bo‘yicha boshqacha bo‘lishi mumkin. Shuning uchun ko‘pincha dielektrikni harakterlashda uning sirtqi solishtirma qarshiligi va hajm solishtirma qarshiligi haqida gapirishga to‘g‘ri keladi.
b) Dielektrik singdiruvchanligi. Dielektrik singdiruvchanligi dielektriklarning ichida elektr maydoni kuchlanganligi bo‘shliqqa (vakuumga) nisbatan qancha kamayishini ko‘rsatadigan koeffitsiyentdir. U dielektrikning elektr tabiatini harakterlaydi.
c) Dielektrik nobudliklari. Texnikada ishlatiladigan barcha izolyatsiya materiallari elektr maydoni ta’sirida ma’lum energiya nobudligiga sabab bo‘ladi. Tabiatda absolyut dielektrik yo‘q. Dielektrikdan oz bo‘lsa-da, tok o‘tadi, natijada ma’lum energiya issiqlik energiyasiga aylanadi. Agar dielektriklar o‘zgarmas kuchlanish ta’siri ostida bo‘lsa, unda hosil bo‘luvchi nobudliklar faqat Lens-Joul qonuniga bog‘liq bo‘ladi.