اگر به جدول گذردهي مواد دقت كرده باشيد، آب نسبت به ديگر مواد استفاده شده در خازن‌ها، گذردهي بالايي دارد (81 = آب µ). در خازن‌ها اين بدان معناست كه مي‌توان از آن بهعنوان دي الكتريك مناسبي استفاده كرد.
چرا از آب به عنوان دي‌الكتريك استفاده نمي‌شود؟ چه رابطه‌اي بين گذردهي مواد و پتانسيل الكتريكي و متعاقبا ميدان الكتريكي وجود دارد؟
براي ساختن خازن‌ها فقط دي‌الكتريك‌‌هايي مناسب هستند كه داراي خواص عايقي خوب باشند. در غير اين‌صورت، بارها به درون دي‌الكتريك رخنه مي‌كنند. به‌همين دليل آب با وجود گذردهي بالاي آن، براي ساخت خازن‌ها نامناسب است؛ زيرا هنگامي مي‌شود بهعنوان دي الكتريك خوب از آن استفاده كرد كه بسيار خالص شده باشد. اين‌كه ظرفيت خازن به محيط اطراف آن بستگي دارد نشان مي‌دهد كه در داخل دي‌الكتريك، ميدان الكتريكي تغيير مي‌كند.
هرگاه خازن با دي‌الكتريكي به ضريب گذردهي ε پُر كنيم، ظرفيت خازن برابر ε مي‌شود. اين بيان بدين‌معناست كه با بار ثابت روي صفحه‌ها، اختلاف پتانسيل بين صفحه‌ها بر ε تقسيم مي‌شود. اما اختلاف پتانسيل و ميدان الكتريكي با رابطهي ذيل به‌هم مربوط مي‌شوند:
(رابطهي 1)
بنابراين كاهش اختلاف پتانسيل به‌معناي اين است كه شدت ميدان الكتريكي در خازني كه با دي‌الكتريك پُر شده باشد ε برابر كاهش مييابد.
دليل اين‌كه ظرفيت خازن افزايش مييابد همين است. اگر دو بار نقطه‌اي نيز در دي‌الكتريك قرار داشته باشند، شدت ميدان ناشي از هر بار در نقطه‌اي كه بار ديگر قرار گرفته نيز ε برابر كاهش مييابد؛ در نتيجه نيروي مؤثر روي هر بار نيز در مقايسه با خلأ نيز ε برابر كم‌تر است. بنابراين رابطهي ذيل صادق خواهد بود:
(رابطهي 2)
رابطهي 2، همان «قانون كولن» براي بارهاي نقطه‌اي واقع در خلأ است.
|