Warum wird im Kondensator kein Wasser als Dielektrikum verwendet?
On Februar 1, 2021 by adminDie Dielektrizitätskonstante von Wasser ist sehr hoch. Warum wird es dann nicht als Dielektrikum im Kondensator verwendet?
Kommentare
- Die wenigen Male, als ich versuchte, Wasser als Dielektrikum zu verwenden, stellte sich heraus zu leiten 😉
Antwort
„Wasserkondensatoren“, bei denen Wasser das Dielektrikum ist, sind häufig wird in sehr hohen Spannungsimpulssystemen verwendet. Beispielsweise verwenden Hochleistungsstickstofflaser üblicherweise Wasserkondensatoren als Energiespeicherkomponente. Bei Verwendung in diesen Anwendungen wird ein Harzentionisierer verwendet, um die Leitfähigkeit von Wasser drastisch zu verringern. Ein großer Vorteil der Verwendung von Wasser als Dielektrikum in diesen Hochspannungsanwendungen besteht darin, dass es im Gegensatz zu einem festen Dielektrikum selbstheilend ist.
Unter dem Strich kann und wird entionisiertes Wasser als Kondensatordielektrikum verwendet. Suchen Sie einfach nach „Wasserkondensator“ und Sie werden viele Artikel zu Designs und Anwendungen finden.
Kommentare
- Prutchi, Ihr Kommentar zu einem “ selbstheilender “ Kondensator war ziemlich faszinierend. Vielen Dank, dass Sie eine so gute Idee weitergegeben haben.
Antwort
Wasser kann als Dielektrikum betrachtet werden, da es eine gute relative Permittivität aufweist Wert (ca. 80 „s bei 20 ° C). Es hat aber auch eine gewisse Leitfähigkeit (oder elektrische Schaltkreise verursachen bei Berührung keine Schocks ..!). Wasser wird aufgrund der dielektrischen Polarisation dielektrisch (es ist ein elektrischer Dipol und ist ein hochpolares Molekül &, das sich sogar dreht – , das sich in Feldrichtung ausrichtet ). Das durch Polarisation induzierte elektrische Feld überwindet den durch das angelegte elektrische Feld verursachten Effekt. Dieses Feld könnte jedoch leicht überwunden werden. Es gibt auch etwas, das Sie wissen müssen: Dielektrischer Durchschlag (60-70 Megavolt pro Meter für destilliertes Wasser). Diese Spannung könnte leicht durch ein angelegtes elektrisches Feld überwunden werden und BTW – Wasser beginnt zu leiten …
Hinweis: Brauchwasser enthält jedoch normalerweise verschiedene Arten von Salzen wie NaCl usw., die in einer Lösung (nach Arrhenius-Theorie) als Na + , Cl – in Ionen zerfallen usw. Ich denke, Sie wissen, dass das Vorhandensein geladener Teilchen (wie Ionen) in einer Lösung die Leitung von Elektrizität ermöglicht. ABER Wasser spielt hier eigentlich keine Rolle bei der Leitung . Es ist nur das Medium …
Kommentare
- Es gibt keine Durchbruchspannung für ionisches Wasser, es leitet nur. Diese Antwort ist falsch in dieser Hinsicht, um Upvotes zu verhindern.
- @RonMaimon: Hallo Ron, ich hatte ein kleines Dilemma mit etwas. Aber destilliertes (reines) Wasser hat tatsächlich eine Durchbruchspannung, denke ich. Jetzt ist es ‚ wurde überarbeitet. Vielen Dank für den Hinweis. Diese Fragen werden jedoch von keinem – ‚ bemerkt, da sie nicht ‚ mag solche Fragen nicht (ermutigt) …
- Selbst absolut reines Wasser enthält einen geringen Anteil an H + – und OH- -Ionen und ist daher leicht leitend (siehe Pau Coma Ramirez ‚ s Antwort.)
Antwort
Hängt davon ab, was Sie wollen Verwendung der Kapazität für.
Energiespeicher
- Die hohen Verluste aufgrund der Leitfähigkeit sind für diese Verwendung möglicherweise nicht ausreichend.
- Die Leitfähigkeit y von Wasser nimmt mit der Zugabe von Ionen zu. Zum Beispiel Natrium oder Chlorid. Andere werden im EPA-Artikel “ Überwachung und Bewertung der Wasserqualität – Überwachung von Freiwilligen .
- Die Leitfähigkeit ändert sich auch in Abhängigkeit von der Temperatur. Hier ist ein Artikel mit Kompensationskoeffizienten .
Einige Referenzwerte für die Leitfähigkeit von www.mbhes.com/conductivity_measurement.htm :
- Destilliertes Wasser mit einer Leitfähigkeit von 0,5 us / cm (spezifischer Widerstand von 200 kOhm / mm )
- Leitungswasser mit einer Leitfähigkeit von bis zu 800 uS / cm (spezifischer Widerstand von 125 Ohm / mm )
- Salzwasser mit einer Leitfähigkeit von bis zu 56 mS / cm (Widerstandsfähigkeit von 1,8 Ohm / mm )
Die Zustandsänderungen in Abhängigkeit von Druck und Temperatur, die auch von Eis zu Wasser zu Dampf gehen, machen es wahrscheinlich zu einer sehr variablen Kapazität und auch schwierig herzustellen ture.
Wenn Sie es in einem Filterkreislauf verwenden möchten, ändert sich die Permittivität von Wasser in Abhängigkeit von der Frequenz. Dies macht es schwierig, die Grenzfrequenz vorherzusagen.
Andere interessante Anwendungen
Die hohe relative Permittivität von Wasser, die zum Erfassen des Vorhandenseins von Wasser in einer kapazitiven Erfassungsschaltung verwendet wird, macht es möglich Beispiel
- ein guter Lecksucher.
- ein Wasserstandssensor.
Antwort
Hypothetisch – das kann es. Aber in der Praxis Vorsicht. Wasser wird oft als das universelle Lösungsmittel bezeichnet. Und deshalb würde seine praktische Verwendung als Kondensatordielektrikum versagen. Die Platten des Kondensators sind metallisch und schließlich löst Wasser das Metall auf, wodurch Metallionen in einer Lösung entstehen, und dies führt zu einem leitenden Pfad – einem Versagen des Dielektrikums / p>
Dann könnten Sie argumentieren, wir könnten Platin- oder Goldplatten verwenden. Das ist auch unter Berücksichtigung der Kosten nicht so praktisch.
Antwort
Reines Wasser ist ein sehr effektives Dielektrikum bei hohen Frequenzen. Um es jedoch rein zu halten, muss es normalerweise um ein Ionenaustauscherharz gepumpt werden, um die darin gelösten Ionen aus dem Gehäuse zu entfernen. Es hat auch eine sehr hohe Durchbruchspannung im Vergleich zu Luft (50 Millionen Volt pro Meter oder mehr). Durch Vergleichen des spezifischen Widerstands (18 Megaohm cm) mit der Kapazität eines Einheitswürfels (8 pF oder so für denselben 1 cm-Würfel) erhalten wir eine Selbstentladungszeitkonstante von etwa 150 usec. Für jedes Ereignis, das im Vergleich dazu schnell ist, ist es besser, sich das Wasser als Kapazität vorzustellen, während es in langsameren Zeitskalen besser ist, es als Widerstand zu betrachten.
Antwort
Reines Wasser ist ein unpolares Dielektrikum. Wassermoleküle bewegen sich zufällig. Sie sind nicht eng miteinander verbunden. In einem elektrischen Feld sind die Wassermoleküle polarisiert. Sie sind jedoch nicht in Ruhe und können keine Ladungen induzieren, um ein elektrisches Feld wie ein festes Dielektrikum zu erzeugen. Die Bewegung von Wassermolekülen variiert die Kapazität einer Kapazität ständig. Daher kann Wasser nicht als Dielektrikum in einem Kondensator verwendet werden. P. >
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