Hvorfor bruges vand ikke som dielektrikum i kondensatoren?
On februar 1, 2021 by adminVandets dielektriske konstant er meget høj. Så hvorfor bruges det ikke som et dielektrikum i kondensatoren?
Kommentarer
- De få gange, jeg prøvede at bruge vand som dielektrikum, viste det sig at lede 😉
Svar
“Vandkondensatorer”, hvor vand er dielektrikum, er ofte anvendes i meget højspændingspulssystemer. For eksempel bruger højeffektive nitrogenlasere almindeligvis vandkondensatorer som deres energilagringskomponent. Når det anvendes i disse applikationer, anvendes en harpiks-deionisator til dramatisk at reducere vandets ledningsevne. En stor fordel ved at bruge vand som dielektrikum i disse højspændingsapplikationer er, at det er selvhelende, i modsætning til et solidt dielektrikum.
Bundlinie, ja, deioniseret vand kan og bruges som kondensator dielektrikum. Bare søg efter “vandkondensator”, så finder du masser af papirer til design og applikationer.
Kommentarer
- Prutchi, din kommentar til en ” selvhelbredende ” kondensator var ret spændende. Tak for din videreføring af en så god idé.
Svar
Vand kan betragtes som et dielektrikum, fordi det har en god relativ permittivitet værdi (ca. 80 “s ved 20 ° C). Men det har også en vis ledningsevne (ellers vil elektriske kredsløb ikke give stød når de berøres ..!). Vand kommer til at være dielektrisk på grund af den dielektriske polarisering (det er en elektrisk dipol og er et meget polært molekyle & endda roterer – justerer sig i feltretning ) tilknyttet det. Det elektriske felt induceret af polarisering overvinder effekten forårsaget af anvendt elektrisk felt. Men dette felt kunne let overvindes der er også noget, du har brug for at vide, kaldet Dielektrisk nedbrydning (som er 60-70 megavolt pr. Meter for destilleret vand). Denne spænding kan let overvindes af et anvendt elektrisk felt, og BTW – Vand begynder at lede …
Bemærk: Men husholdningsvand indeholder normalt flere slags salte som NaCl osv., der spredes til ioner i en opløsning (efter Arrhenius-teorien) som Na + , Cl – osv. Jeg tror, du ved, at tilstedeværelsen af ladede partikler (som ioner) i en opløsning gør det muligt at lede elektricitet. MEN vand spiller faktisk ikke en rolle som ledning her. Det er bare mediet …
Kommentarer
- Der er ingen nedbrydningsspænding for ionisk vand, det leder bare. Dette svar er forkert i denne henseende forhindrer opstemninger.
- @RonMaimon: Hej Ron, jeg havde lidt dilemma med noget. Men destilleret (rent) vand har faktisk nedbrydningsspænding, tror jeg. Nu er det ‘ er revideret. Tak fordi du påpegede det. Men disse spørgsmål bemærkes ikke engang af nogen – ‘ fordi de ikke ‘ t kan lide (opmuntre) sådanne spørgsmål …
- Selv absolut rent vand indeholder en lille andel af H + og OH-ioner, og derfor vil det være lidt ledende. (Se Pau Coma Ramirez ‘ s svar.)
Svar
Afhænger af hvad du vil have at bruge kapacitansen til.
Energilagring
- De høje tab på grund af ledningsevnen viser sig muligvis ikke tilstrækkelige til denne brug.
- Conduktivit y vand øges med tilsætning af ioner. For eksempel natrium eller chlorid. Andre er præsenteret i EPA-artiklen ” Overvågning og vurdering af vandkvalitet – frivillig overvågning “.
- Ledningsevne ændrer også en funktion af temperaturen. Her er en artikel med koefficienter for kompensation .
Nogle referenceværdier for ledningsevne fra www.mbhes.com/conductivity_measurement.htm :
- Destilleret vand med en ledningsevne på 0,5 uS / cm (resistivitet 200 kOhms / mm )
- Vand fra hanen med en ledningsevne på op til 800 us / cm (resistivitet 125 ohm / mm )
- Saltvand med en ledningsevne på op til 56 mS / cm (resisitivitet på 1,8 ohm / mm )
Tilstanden ændres afhængigt af tryk og temperatur, der også går fra is til vand til damp, hvilket sandsynligvis gør det til en meget variabel kapacitans og også vanskelig at fremstille tur.
Hvis du planlægger at bruge det i et filterkredsløb, ændres vandets permittivitet som en funktion af frekvensen. Gør det vanskeligt at forudsige afskæringsfrekvensen.
Andre interessante anvendelser
Den høje relative permittivitet af vand, der bruges til at detektere tilstedeværelsen af vand i et kapacitivt sensingskredsløb, gør det til eksempel
- en god lækagedetektor.
- en vandstandssensor.
Svar
Hypotetisk – det kan det. Men i praksis pas på. Vand kaldes ofte det universelle opløsningsmiddel . Og det er derfor, at dens praktiske anvendelse som kondensator dielektrikum ville mislykkes. Kondensatorens plader er metalliske, og i sidste ende vil vand opløse metallet, der skaber metalioner i en opløsning, og dette vil medføre en ledende bane – en fejl i dielektrikummet. / p>
Så kan du argumentere for, at vi kan bruge platin eller guldplader. Det er ikke så praktisk hverken i betragtning af prisen.
Svar
Rent vand er et meget effektivt dielektrikum ved høje frekvenser, men for at holde det rent indebærer det normalt at pumpe det rundt om en ionbytterharpiks for at fjerne ionerne, der opløses i det fra kabinettet. Det har også en meget høj nedbrydningsspænding sammenlignet med luft (50 millioner volt pr. Meter eller mere). Ved at sammenligne resistiviteten (18 megohms cm) med kapaciteten for en enhedsterning (8pF eller deromkring for den samme 1 cm terning) opnår vi en selvudladningstidskonstant på ca. 150 usek. For enhver begivenhed, der er hurtig i forhold til dette, er det bedre at tænke på vandet som kapacitans, mens det på tidsskalaer langsommere end dette er bedre at tænke på det som modstand.
Svar
Rent vand er et ikke-polært dielektrikum. Vandmolekyler bevæger sig tilfældigt. De er ikke tæt bundet til hinanden. I et elektrisk felt er vandmolekylerne polariseret. Men de er ikke i ro og kan ikke inducere ladninger til at producere et elektrisk felt som et fast dielektrikum. Bevægelsen af vandmolekyler varierer konstant kapacitansens kapacitet. Derfor kan vand ikke bruges som dielektrikum i en kondensator.
Skriv et svar