Varför används inte vatten som dielektrikum i kondensorn?
On februari 1, 2021 by adminVattenets dielektriska konstant är mycket hög. Varför används den inte som ett dielektrikum i kondensorn?
Kommentarer
- De få gånger jag försökte använda vatten som dielektrikum visade det sig att leda 😉
Svar
”Vattenkondensatorer”, där vatten är dielektrikum, är vanligtvis används i mycket högspänningssystem. Till exempel använder kraftfulla kvävelasrar vanligtvis vattenkondensatorer som sin energilagringskomponent. När det används i dessa applikationer används en hartsavjoniseringsmedel för att dramatiskt minska vattens ledningsförmåga. En stor fördel med att använda vatten som dielektrikum i dessa högspänningsapplikationer är att det är självläkande, till skillnad från en solid dielektrikum.
Slutsatsen, ja, avjoniserat vatten kan och används som kondensator dielektrikum. Sök bara efter ”vattenkondensator” så hittar du massor av papper om design och applikationer.
Kommentarer
- Prutchi, din kommentar om en ” självläkning ” kondensator var ganska spännande. Tack för att du vidarebefordrar en så bra idé.
Svar
Vatten kan betraktas som ett dielektrikum eftersom det har en god relativ permittivitet värde (cirka 80 tum vid 20 ° C). Men det har också viss ledningsförmåga (annars kommer elektriska kretsar inte att ge chocker när de berörs ..!). Vatten blir dielektrisk på grund av den dielektriska polarisationen (det är en elektrisk dipol och är en mycket polär molekyl & till och med roterar – anpassar sig i fältriktning ) associerad med den. Det elektriska fältet inducerat av polarisering övervinner effekten som orsakas av applicerat elektriskt fält. Men det här fältet skulle lätt kunna övervinnas, det finns också något du behöver veta som heter Dielektrisk nedbrytning (vilket är 60-70 megavolt per meter för destillerat vatten). Denna spänning kan lätt övervinnas av ett applicerat elektriskt fält och BTW – Vatten börjar leda …
Obs: Men hushållsvatten innehåller vanligtvis flera typer av salter som NaCl, etc. som sprider sig till joner i en lösning (enligt Arrhenius-teorin) som Na + , Cl – etc. Jag tror att du vet att närvaron av laddade partiklar (som joner) i en lösning gör att den kan leda elektricitet. MEN, vatten spelar faktiskt inte en roll som ledning här. Det är bara mediet …
Kommentarer
- Det finns ingen nedbrytningsspänning för jonvatten, det leder bara. Det här svaret är fel i detta avseende förhindrar uppröstningar.
- @RonMaimon: Hej Ron, jag hade lite dilemma med något. Men destillerat (rent) vatten har faktiskt nedbrytningsspänning tror jag. Nu är det ’ har reviderats. Tack för att ni påpekade det. Men dessa frågor märks inte ens av någon – ’ eftersom de inte ’ t gillar (uppmuntrar) sådana frågor …
- Även helt rent vatten innehåller en liten andel H + och OH-joner, och därför kommer det att vara något ledande. (Se Pau Coma Ramirez ’ s svar.)
Svar
Beror på vad du vill ha att använda kapacitansen för.
Energilagring
- De höga förlusterna på grund av konduktiviteten kanske inte visar sig vara tillräckliga för denna användning.
- Konduktiviteten y av vatten ökar med tillsats av joner. Till exempel natrium eller klorid. Andra presenteras i EPA-artikeln ” Övervakning och bedömning av vattenkvalitet – Volontärövervakning ”.
- Konduktivitet förändrar också en funktion av temperaturen. Här är en artikel med koefficienter för kompensation .
Några referensvärden för konduktivitet från www.mbhes.com/conductivity_measurement.htm :
- Destillerat vatten med en konduktivitet på 0,5 uS / cm (resistivitet 200 kOhms / mm )
- Kranvatten med en ledningsförmåga på upp till 800 us / cm (resistivitet 125 ohm / mm )
- Saltvatten med en konduktivitet på upp till 56 mS / cm (resisitivitet 1,8 ohm / mm )
Tillståndsförändringar beroende på tryck och temperatur som också går från is till vatten till ånga gör det förmodligen till en mycket variabel kapacitans och också svår att tillverka tur.
Om du planerar att använda den i en filterkrets, ändras vattens permittivitet som en funktion av frekvensen. Gör det svårt att förutsäga avskärningsfrekvensen.
Andra applikationer av intresse
Den höga relativa permittiviteten hos vatten som används för att detektera närvaron av vatten i en kapacitiv avkänningskrets gör det för exempel
- en bra läcksökare.
- en vattennivåsensor.
Svar
Hypotetiskt – det kan det. Men i praktiken se upp. Vatten kallas ofta det universella lösningsmedlet . Och det är därför dess praktiska användning som kondensator dielektrikum skulle misslyckas. Kondensatorns plattor är metalliska och så småningom kommer vatten att lösa upp metallen som skapar metalljoner i en lösning och detta kommer att orsaka en ledande bana – ett fel i dielektrikumet. / p>
Då kan du hävda att vi kan använda platina eller guldplattor. Det är inte så praktiskt antingen med tanke på kostnaden.
Svar
Rent vatten är ett mycket effektivt dielektrikum vid höga frekvenser, men för att hålla det rent innebär det normalt att pumpa det runt ett jonbytarharts för att avlägsna jonerna som löses upp i höljet. Den har också en mycket hög nedbrytningsspänning jämfört med luft (50 miljoner volt per meter eller mer). Genom att jämföra resistiviteten (18 megohms cm) med kapacitansen hos en enhetskub (8pF eller så för samma 1 cm kub) får vi en självurladdningstidskonstant på cirka 150 usek. För alla händelser som är snabba jämfört med detta är det bättre att tänka på vattnet som kapacitans, medan det på tidsskalor långsammare än detta är bättre att tänka på det som motstånd.
Svar
Rent vatten är ett icke-polärt dielektrikum. Vattenmolekyler rör sig slumpmässigt. De är inte tätt bundna till varandra. I ett elektriskt fält är vattenmolekylerna polariserade. Men de är inte i vila och kan inte inducera laddningar för att producera elektriska fält som ett fast dielektrikum. Rörelsen hos vattenmolekyler varierar kapaciteten hos en kapacitans konstant. Därför kan vatten inte användas som dielektrikum i en kondensator.
Lämna ett svar