VhodEnako dielektriku. Relativna dielektrična konstanta
Prepustnost
O pojavu polarizacije sodimo po vrednosti dielektrične konstante ε. Parameter ε, ki označuje sposobnost materiala, da tvori kapacitivnost, se imenuje relativna dielektrična konstanta.
Beseda "sorodnik" je običajno izpuščena. Upoštevati je treba, da je električna kapacitivnost izolacijskega dela z elektrodami, tj. Kondenzator je odvisen od geometrijskih dimenzij, konfiguracije elektrod in od strukture materiala, ki tvori dielektrik tega kondenzatorja.
V vakuumu je ε = 1 in vsak dielektrik je vedno večji od 1. Če je C0 - em-
kost, med ploščama katere je vakuum poljubne oblike in velikosti, C pa je kapacitivnost kondenzatorja enake velikosti in oblike, vendar napolnjenega z dielektrikom z dielektrično konstanto ε, potem
Oznaka s C0 električno konstanto (F/m), ki je enaka
С0 = 8.854.10-12,
poiščimo absolutno dielektrično konstanto
ε’ = ε0 .ε.
Določimo vrednosti kapacitivnosti za nekatere oblike dielektrikov.
Za paralelni ploščni kondenzator
С = ε0 ε S/h = 8,854 1О-12 ε S/h.
kjer je S površina prečnega prereza elektrode, m2;
h - razdalja med elektrodama, m.
Praktični pomen dielektrična konstanta je zelo visoka. Določa ne samo sposobnost materiala, da tvori kapacitivnost, ampak je vključen tudi v številne osnovne enačbe, ki označujejo fizikalne procese, ki se pojavljajo v dielektriku.
Dielektrična konstanta plinov je zaradi majhne gostote (zaradi velikih razdalj med molekulami) nepomembna in blizu enote. Običajno je polarizacija plina elektronska ali dipolna, če so molekule polarne. Večji kot je polmer molekule, večji je ε plina. Sprememba števila molekul plina na prostorninsko enoto plina (n) s spremembo temperature in tlaka povzroči spremembo dielektrične konstante plina. Število molekul N je sorazmerno s tlakom in obratno sorazmerno z absolutno temperaturo.
Ko se vlažnost spremeni prepustnost zrak se rahlo spreminja premosorazmerno s spremembo vlažnosti (pri sobni temperaturi). pri povišana temperatura močno se poveča vpliv vlage. Temperaturna odvisnost dielektrične konstante je označena z izrazom
T K ε = 1 / ε (dε / dT).
S tem izrazom lahko izračunamo relativno spremembo dielektrične konstante, ko se temperatura spremeni za 10 K - tako imenovani temperaturni koeficient dielektrične konstante TC.
Vrednost TC nepolarnega plina se določi po formuli
T K ε = (ε -1) / dT.
kjer je T temperatura. TO.
Dielektrična konstanta tekočin je močno odvisna od njihove strukture. Vrednosti ε nepolarnih tekočin so majhne in blizu kvadratu lomnega količnika svetlobe n 2. Dielektrična konstanta polarnih tekočin, ki se uporabljajo kot tehnični dielektriki, se giblje od 3,5 do 5, kar je opazno višji kot pri nepolarnih tekočinah.
Torej polarizacija tekočin, ki vsebujejo dipolne molekule, je istočasno določen z elektronsko in dipolno-relaksacijsko polarizacijo.
Za visoko polarne tekočine je zaradi visoke prevodnosti značilna visoka vrednost ε. Temperaturna odvisnost ε v dipolnih tekočinah ima več kompleksen značaj kot nevtralne tekočine.
Zato se ε pri frekvenci 50 Hz za klorirani bifenil (savol) hitro poveča zaradi močnega padca viskoznosti tekočine in dipol
molekule imajo čas, da se usmerijo po spremembi temperature.
Zmanjšanje ε nastane zaradi povečanega toplotnega gibanja molekul, kar prepreči njihovo orientacijo v smeri električnega polja.
Dielektrike glede na vrsto polarizacije delimo v štiri skupine:
Prva skupina so enokompozicijski, homogeni, čisti, brez dodatkov, dielektriki, ki imajo predvsem elektronsko polarizacijo ali gosto pakiranje ionov. Sem spadajo nepolarni in šibko polarni trdni dielektriki v kristalnem ali amorfnem stanju ter nepolarne in šibko polarne tekočine in plini.
Druga skupina so tehnični dielektriki z elektronsko, ionsko in hkrati dipolno-relaksacijsko polarizacijo. Sem spadajo polarne (dipolne) organske poltekoče in trdne snovi, kot so spojine oljne kolofonije, celuloza, epoksi smole in kompozitni materiali iz teh snovi.
Tretja skupina so tehnični dielektriki z ionsko in elektronsko polarizacijo; dielektrike z elektronsko in ionsko relaksacijsko polarizacijo delimo v dve podskupini. Prva podskupina vključuje predvsem kristalne snovi s tesnim pakiranjem ionov ε< 3,0.
Druga podskupina vključuje anorganska stekla in materiale, ki vsebujejo steklasto fazo, ter kristalne snovi z ohlapno embalažo ionov.
Četrto skupino sestavljajo feroelektriki s spontano, elektronsko, ionsko, elektron-ionsko-relaksacijsko polarizacijo, pa tudi migracijsko ali visokonapetostno za kompozitne, kompleksne in plastne materiale.
4.Dielektrične izgube električnih izolacijskih materialov. Vrste dielektričnih izgub.
Dielektrične izgube so moč, ki se razprši v dielektriku, ko je izpostavljen električnemu polju in povzroči segrevanje dielektrika.
Izgube v dielektrikih opazimo tako pri izmenični napetosti kot pri konstantni napetosti, saj je v materialu zaznan prehodni tok zaradi prevodnosti. Pri konstantni napetosti, ko ni periodične polarizacije, je kakovost materiala označena, kot je navedeno zgoraj, z vrednostmi specifičnega volumna in površinskega upora. Pri izmenični napetosti je treba uporabiti kakšno drugo značilnost kakovosti materiala, saj v tem primeru poleg toka nastanejo dodatni razlogi, ki povzročajo izgube v dielektriku.
Dielektrične izgube v električnem izolacijskem materialu lahko označimo z disipacijo moči na enoto prostornine ali specifičnimi izgubami; Pogosteje se za oceno sposobnosti dielektrika, da razprši moč v električnem polju, uporablja kot izgube dielektrika in tangens tega kota.
riž. 3-1. Odvisnost naboja od napetosti za linearni dielektrik brez izgub (a), z izgubami (b)
Kot dielektrične izgube je kot, ki do 90° dopolnjuje kot faznega premika med tokom in napetostjo v kapacitivnem vezju. Za idealen dielektrik bo vektor toka v takem vezju vodil vektor napetosti za 90 °, medtem ko bo kot izgube dielektrika enak nič. Večja kot je disipirana moč v dielektriku, ki se spremeni v toploto, manjši je kot faznega premika in večji kot in njegova funkcija tg.
Iz teorije izmeničnih tokov je znano, da delovna moč
Ra = UI cos (3-1)
Izrazimo moči za zaporedna in vzporedna vezja s kapacitivnostmi Cs in Cp ter kotom , ki je komplement kota do 90°.
Za sekvenčno vezje z uporabo izraza (3-1) in ustreznega vektorskega diagrama imamo
P a = 
(3-2)
tg = C s r s (3-3)
Za vzporedno vezje
P a =UI a =U 2 C p tg (3-4)
tg = (3-5)
Z enačenjem izrazov (3-2) in (3-4) ter (3-3) in (3-5) najdemo razmerja med Cp in Cs ter med rp in rs
C p =C s /1+tg 2 (3-6)
r p = r s (1+ 1/ tg 2 ) (3-7)
Za visokokakovostne dielektrike lahko zanemarite vrednost tg2 v primerjavi z enoto v formuli (3-8) in upoštevate Cp Cs C. Izrazi za razpršeno moč v dielektriku bodo v tem primeru enaki za obe vezji:
P a U 2 C tg (3-8)
kjer je Ra aktivna moč, W; U - napetost, V; - kotna frekvenca, s-1; C - zmogljivost, F.
Upornost rr v vzporednem vezju je, kot izhaja iz izraza (3-7), večkrat večja od upornosti rs. Izraz za specifične dielektrične izgube, to je moč, ki se odvaja na enoto prostornine dielektrika, ima obliko:
(3-9)
kjer je p - specifične izgube, W/m3; =2 - kotna frekvenca, s-1, E - električna poljska jakost, V/m.
Dejansko bo zmogljivost med nasprotnimi stranicami kocke s stranico 1 m enaka
C1 = 0 r, reaktivna komponenta prevodnosti
(3-10)
aktivna komponenta
Po določitvi parametrov ekvivalentnega vezja preučevanega dielektrika z neko metodo pri določeni frekvenci (Cp in rr ali Cs in rs) na splošno ni mogoče šteti, da so dobljene vrednosti kapacitivnosti in upora neločljivo povezane z danega kondenzatorja in uporabite te podatke za izračun izgubnega kota pri drugi frekvenci. Takšen izračun je mogoče narediti le, če ima ekvivalentno vezje določeno fizikalno osnovo. Torej, na primer, če je za določen dielektrik znano, da so izgube v njem določene samo z izgubami zaradi električne prevodnosti v širokem razponu frekvenc, potem je mogoče izračunati kot izgube kondenzatorja s takim dielektrikom za katero koli frekvenco leži v tem območju
tg =1/ Crp (3-12)
kjer sta C in rp stalna kapacitivnost in upor, izmerjena pri določeni frekvenci.
Izgube v takem kondenzatorju, kot je enostavno videti, niso odvisne od frekvence:
Pa=U2/rp (3-13)
nasprotno, če so izgube v kondenzatorju določene predvsem z uporom napajalnih žic, pa tudi z uporom samih elektrod (na primer tanka plast srebra), bo razpršena moč v takem kondenzatorju povečati sorazmerno s kvadratom frekvence:
Pa=U2 C tg =U2 C Crs=U2 2C2rs (3-14)
Iz zadnjega izraza lahko naredimo zelo pomembno praktični zaključek: kondenzatorji, zasnovani za delovanje pri visokih frekvencah, morajo imeti čim nižji upor, tako elektrode kot povezovalne žice in prehodni kontakti.
Dielektrične izgube glede na njihove značilnosti in fizikalno naravo lahko razdelimo na štiri glavne vrste:
1) dielektrične izgube zaradi polarizacije;
2) dielektrične izgube zaradi električne prevodnosti;
ionizacijske dielektrične izgube;
dielektrične izgube zaradi strukturne nehomogenosti.
Dielektrične izgube, ki jih povzroča polarizacija, so še posebej jasno vidne v snoveh z relaksacijsko polarizacijo: v dielektrikih dipolne strukture in v dielektrikih ionske strukture z ohlapnim pakiranjem ionov.
Relaksacijske dielektrične izgube nastanejo zaradi motenj toplotnega gibanja delcev pod vplivom sil električnega polja.
Dielektrične izgube, opažene v feroelektrikih, so povezane s pojavom spontane polarizacije. Zato so izgube v feroelektrikih znatne pri temperaturah pod Curiejevo točko, ko opazimo spontano polarizacijo. Pri temperaturah nad Curiejevo točko se izgube v feroelektrikih zmanjšajo. Električno staranje feroelektrika spremlja rahlo zmanjšanje izgub skozi čas.
Dielektrične izgube zaradi polarizacije bi morale vključevati tudi tako imenovane resonančne izgube, ki se pojavijo v dielektrikih pri visoke frekvence. Ta vrsta izgube je opazna s posebno jasnostjo pri nekaterih plinih pri strogo določeni frekvenci in se izraža v intenzivni absorpciji energije električnega polja.
Resonančne izgube so možne tudi v trdnih snoveh, če je frekvenca prisilnih nihanj, ki jih povzroča električno polje, sovpada z naravno frekvenco delcev trdna. Prisotnost maksimuma v frekvenčni odvisnosti tg je značilna tudi za mehanizem resonančne izgube, vendar v tem primeru temperatura ne vpliva na položaj maksimuma.
Dielektrične izgube zaradi električne prevodnosti najdemo v dielektrikih, ki imajo opazno prostorninsko ali površinsko prevodnost.
Tangens dielektrične izgube v tem primeru lahko izračunamo po formuli
Dielektrične izgube te vrste niso odvisne od frekvence polja; tg pada s frekvenco po hiperboličnem zakonu.
Dielektrične izgube zaradi električne prevodnosti naraščajo s temperaturo po eksponentnem zakonu
PaT=Aexp(-b/T) (3-16)
kjer sta A, b materialni konstanti. Formulo (3-16) lahko približno prepišemo na naslednji način:
PaT=Pa0exp( t) (3-17)
kjer PaT - izgube pri temperaturi t, °C; Pa0 - izgube pri temperaturi 0 °C; - materialna konstanta.
Tangens dielektričnih izgub se spreminja s temperaturo v skladu z istim zakonom, ki je bil uporabljen za približek temperaturne odvisnosti Pa, saj lahko temperaturno spremembo kapacitivnosti zanemarimo.
Ionizacijske dielektrične izgube so značilne za dielektrike in plinasto stanje; Ionizacijske izgube se kažejo v nehomogenih električnih poljih pri jakostih, ki presegajo vrednost, ki ustreza začetku ionizacije danega plina. Ionizacijske izgube lahko izračunamo s formulo
Pa.u=A1f(U-Ui)3 (3-18)
kjer je A1 konstanten koeficient; f - frekvenca polja; U - uporabljena napetost; Ui je napetost, ki ustreza začetku ionizacije.
Formula (3-18) velja za U > Ui in linearno odvisnost tg od E. Ionizacijska napetost Ui je odvisna od tlaka, pri katerem se nahaja plin, saj je razvoj udarne ionizacije molekul povezan s srednjo prosto pot nosilcev naboja.
Dielektrične izgube zaradi strukturne nehomogenosti opazimo v slojevitih dielektrikih, iz impregniranega papirja in blaga, v polnjenih umetnih masah, v porozni keramiki v mikanitu, mikaleksu itd.
Zaradi raznolikosti strukture nehomogenih dielektrikov in značilnosti komponent, ki jih vsebujejo, ni splošne formule za izračun tovrstnih dielektričnih izgub.
Prepustnost prepustnost
vrednost ε, ki kaže, kolikokrat je sila interakcije med dvema električnima nabojema v mediju manjša kot v vakuumu. V izotropnem mediju je ε povezana z dielektrično občutljivostjo χ z razmerjem: ε = 1 + 4π χ. Dielektrična konstanta anizotropnega medija je tenzor. Dielektrična konstanta je odvisna od frekvence polja; v močnih električnih poljih začne dielektrična konstanta biti odvisna od jakosti polja.
DIVLJIVOSTDIELEKTRIČNA KONTINUITETA, brezrazsežna količina e, ki kaže, kolikokrat je interakcijska sila F med električni naboji v danem okolju je njihova interakcijska sila F o v vakuumu manjša:
e =F o /F.
Dielektrična konstanta kaže, kolikokrat je polje oslabljeno z dielektrikom (cm. DIELEKTRIKI), ki kvantitativno označuje lastnost dielektrika, da se polarizira v električnem polju.
Vrednost relativne dielektrične konstante snovi, ki označuje stopnjo njene polarizabilnosti, določajo polarizacijski mehanizmi (cm. POLARIZACIJA). Vendar pa je vrednost v veliki meri odvisna od agregatnega stanja snovi, saj se med prehodi iz enega stanja v drugo gostota snovi, njena viskoznost in izotropnost bistveno spremenijo. (cm. IZOTROPIJA).
Dielektrična konstanta plinov
Za plinaste snovi je značilna zelo nizka gostota zaradi velikih razdalj med molekulami. Zaradi tega je polarizacija vseh plinov nepomembna in njihova dielektrična konstanta je blizu enote. Polarizacija plina je lahko čisto elektronska ali dipolna, če so molekule plina polarne, vendar je v tem primeru elektronska polarizacija bistvenega pomena.
Polarizacija različnih plinov je tem večja, čim večji je polmer molekule plina, in je številčno blizu kvadratu lomnega količnika za ta plin.
Odvisnost plina od temperature in tlaka določa število molekul na prostorninsko enoto plina, ki je sorazmerno s tlakom in obratno sorazmerno z absolutno temperaturo.
Zrak ima v normalnih pogojih e = 1,0006, njegov temperaturni koeficient pa okoli 2. 10 -6 K -1 .
Dielektrična konstanta tekočih dielektrikov
Tekoči dielektriki so lahko sestavljeni iz nepolarnih ali polarnih molekul. Vrednost e nepolarnih tekočin določa elektronska polarizacija, zato je majhna, blizu vrednosti kvadrata loma svetlobe in običajno ne presega 2,5. Odvisnost e nepolarne tekočine od temperature je povezana z zmanjšanjem števila molekul na enoto prostornine, t.j. z zmanjšanjem gostote, njen temperaturni koeficient pa je blizu temperaturnemu koeficientu volumetrične ekspanzije tekočine, vendar razlikuje po predznaku. (cm. Polarizacija tekočin, ki vsebujejo dipolne molekule, je istočasno določena z elektronsko in dipolno-relaksacijsko komponento. Takšne tekočine imajo večjo dielektrično konstanto, večja je vrednost električnega momenta dipolov DIPOL) in s čim večje število
molekul na prostorninsko enoto. Temperaturna odvisnost v primeru polarnih tekočin je kompleksna.
Dielektrična konstanta trdnih dielektrikov
V trdnih snoveh lahko prevzame različne numerične vrednosti v skladu z različnimi strukturnimi značilnostmi trdnega dielektrika. V trdnih dielektrikih so možne vse vrste polarizacije.
Trdni dielektriki, ki so ionski kristali z gostim pakiranjem delcev, imajo elektronsko in ionsko polarizacijo in imajo vrednosti e, ki ležijo v širokem območju (e kamena sol - 6; e korund - 10; e rutil - 110; e kalcijev titanat - 150).
e različnih anorganskih stekel, ki se približujejo strukturi amorfnih dielektrikov, leži v relativno ozkem območju od 4 do 20.
Polarni organski dielektriki imajo dipolno relaksacijsko polarizacijo v trdnem stanju. E teh materialov je v veliki meri odvisen od temperature in frekvence uporabljene napetosti, pri čemer veljajo enaki zakoni kot za dipolne tekočine.
Enciklopedični slovar. 2009 .
Oglejte si, kaj je "dielektrična konstanta" v drugih slovarjih:
Vrednost e, ki kaže, kolikokrat je sila interakcije med dvema električnima nabojema v mediju manjša kot v vakuumu. V izotropnem mediju je e povezan z dielektrično občutljivostjo z razmerjem: e = 1 + 4pc. Dielektrična konstanta ..... Veliki enciklopedični slovar
Vrednost e, ki označuje polarizacijo dielektrikov pod vplivom električne energije. polje E.D.p. je vključeno v Coulombov zakon kot količina, ki kaže, kolikokrat je sila interakcije dveh prostih nabojev v dielektriku manjša kot v vakuumu. Oslabitev ... ... Fizična enciklopedija
DIELEKTRIČNA KONTINUITETA, Vrednost e, ki kaže, kolikokrat je sila interakcije dveh električnih nabojev v mediju manjša kot v vakuumu. Vrednost e se zelo spreminja: vodik 1,00026, transformatorsko olje 2,24, ... ... Sodobna enciklopedija
- (oznaka e), v fiziki ena od lastnosti različne materiale(glej DIELEKTRIK). Izraža se z razmerjem med gostoto ELEKTRIČNEGA PRETOKA v mediju in jakostjo ELEKTRIČNEGA POLJA, ki ga povzroča. Dielektrična konstanta vakuuma ... ... Znanstveni in tehnični enciklopedični slovar
prepustnost- Vrednost, ki označuje di električne lastnosti snov, skalar za izotropno snov in tenzor za anizotropno snov, katerega produkt z električno poljsko jakostjo je enak električnemu odmiku. [GOST R 52002 2003]… … Priročnik za tehnične prevajalce
Prepustnost- DIELEKTRIČNA KONTINUITETA, vrednost e, ki kaže, kolikokrat je sila interakcije dveh električnih nabojev v mediju manjša kot v vakuumu. Vrednost e se zelo spreminja: vodik 1,00026, transformatorsko olje 2,24, ... ... Ilustrirani enciklopedični slovar
Prepustnost- količina, ki označuje dielektrične lastnosti snovi, skalarna za izotropno snov in tenzorska za anizotropno snov, katere produkt z električno poljsko jakostjo je enak električnemu odmiku... Vir:... ... Uradna terminologija
prepustnost- absolutna dielektrična konstanta; industrija dielektrična konstanta Skalarna količina, ki označuje električne lastnosti dielektrika in je enaka razmerju med velikostjo električnega odmika in velikostjo električne poljske jakosti ... Politehnični terminološki razlagalni slovar
Absolutna dielektrična konstanta Relativna dielektrična konstanta Vakuumska dielektrična konstanta ... Wikipedia
prepustnost- dielektrinė skvarba statusas T sritis chemija apibrėžtis Elektrinio srauto tankio tiriamojoje medžiagoje ir elektrinio lauko stiprio santykis. atitikmenys: angl. dielektrična konstanta; dielektrična prepustnost; prepustnost rus. dielektrik...... Chemijos terminų aiškinamasis žodynas
knjige
- Lastnosti materialov. Anizotropija, simetrija, struktura. per. iz angleščine , Newnham R.E. Ta knjiga je posvečena anizotropiji in razmerju med strukturo materialov in njihovimi lastnostmi. Zajema široko paleto tem in je nekakšen uvodni tečaj o fizikalnih lastnostih...
Prepustnost- to je eden glavnih parametrov, ki označujejo električne lastnosti dielektrikov. Z drugimi besedami, določa, kako dober izolator je določen material.
Vrednost dielektrične konstante kaže odvisnost električne indukcije v dielektriku od električne poljske jakosti, ki deluje nanj. Poleg tega na njegovo vrednost vpliva ne samo fizikalne lastnosti sam material ali medij, ampak tudi frekvenca polja. Referenčne knjige praviloma navajajo vrednost, izmerjeno za statično ali nizkofrekvenčno polje.
Obstajata dve vrsti dielektrične konstante: absolutna in relativna.
Relativna dielektrična konstanta prikazuje razmerje med izolacijskimi (dielektričnimi) lastnostmi proučevanega materiala in podobnimi lastnostmi vakuuma. Označuje izolacijske lastnosti snovi v plinastem, tekočem ali trdnem stanju. To pomeni, da se uporablja za skoraj vse dielektrike. Vrednost relativne dielektrične konstante za snovi v plinastem stanju je praviloma v območju 1. Za tekočine in trdne snovi je lahko v zelo širokem območju - od 2 in skoraj do neskončnosti.
Na primer, relativna dielektrična konstanta sladke vode je 80, feroelektrikov pa desetine ali celo stotine enot, odvisno od lastnosti materiala.
Absolutna dielektrična konstanta je konstantna vrednost. Označuje izolacijske lastnosti določene snovi ali materiala, ne glede na njegovo lokacijo in zunanje dejavnike, ki nanj vplivajo.
Uporaba
Dielektrična konstanta oziroma njene vrednosti se uporabljajo pri razvoju in oblikovanju novih elektronskih komponent, zlasti kondenzatorjev. Od njegove vrednosti so odvisne bodoče dimenzije in električne lastnosti komponente. Ta vrednost se upošteva tudi pri razvoju celote električni diagrami(zlasti v visokofrekvenčni elektroniki) in celo
Kot veste, je zrak okoli nas kombinacija več plinov, zato je dober dielektrik. Zlasti zahvaljujoč temu se je v mnogih primerih mogoče izogniti potrebi po organizaciji dodatnih izolacijskih plasti katerega koli materiala okoli prevodnika. Danes bomo govorili o prepustnosti zraka. Toda najprej morda začnimo z opredelitvijo, kaj natančno pomeni izraz "dielektrik".
Vse snovi, odvisno od njihove sposobnosti prevajanja električnega toka, so običajno razdeljene v tri velike skupine: prevodnike, polprevodnike in dielektrike. Prvi zagotavljajo minimalen upor pri usmerjenem prehodu nabitih delcev skozi njih. Njihova največja skupina so kovine (aluminij, baker, železo). Slednji prevajajo tok pod določenimi pogoji (silicij, germanij). No, tretji so tako veliki, da tok ne gre skozi njih. Osupljiv primer- zrak.
Kaj se zgodi, ko snov vstopi v območje delovanja električnega polja? Za prevodnike je odgovor očiten - nastane električni tok (seveda v prisotnosti zaprtega kroga, ki zagotavlja "pot" za delce). To se zgodi zaradi dejstva, da se spremeni način interakcije nabojev. Pri delovanju polja na dielektrični material pride do popolnoma drugačnih procesov. Pri preučevanju interakcije delcev z delci je bilo ugotovljeno, da je moč interakcije odvisna ne le od numerične vrednosti naboja, temveč tudi od medija, ki jih ločuje. to pomembna lastnost imenujemo "dielektrična konstanta snovi". Pravzaprav je to korekcijski faktor, saj nima razsežnosti. Definirana je kot razmerje med vrednostjo interakcijske sile v vakuumu in vrednostjo v katerem koli mediju. Fizični pomen Izraz "dielektrična konstanta" je naslednji: ta vrednost kaže stopnjo oslabitve električnega polja z dielektričnim materialom v primerjavi z vakuumom. Razlog za ta pojav je v dejstvu, da molekule materiala porabljajo energijo polja ne na prevodnost delcev, temveč na polarizacijo.
Znano je, da je zrak enak enotnosti. Je to veliko ali malo? Ugotovimo. Zdaj ni več potrebe po neodvisnem izračunu številčne vrednosti prepustnosti za večino običajnih snovi, saj so vsi ti podatki podani v ustreznih tabelah. Mimogrede, iz podobne tabele je bila vzeta enaka ena. Dielektrična konstanta zraka je skoraj 8-krat manjša kot na primer getinax. Če poznamo to številko, pa tudi vrednost nabojev in razdaljo med njimi, je mogoče izračunati silo njihove interakcije, odvisno od ločitve z zrakom ali getinax ploščo.
Formula za moč je naslednja:
F = (Q1*Q2) / (4* 3,1416* E0*Es*(r*r)),
kjer sta Q1 in Q2 vrednosti naboja; E0 - prepustnost v vakuumu (konstanta enaka 8,86 na potenco -12); E je dielektrična konstanta zraka ("1" ali vrednost za katero koli drugo snov, v skladu s tabelo); r je razdalja med naboji. Vse mere so vzete v skladu s sistemom SI.
Ne smemo zamenjevati dveh različnih konceptov - "magnetna prepustnost zraka" in njegova dielektrična konstanta. Magnetnost je še ena značilnost katere koli snovi, ki prav tako predstavlja koeficient, vendar je njen pomen drugačen - razmerje in vrednosti v določeni snovi. Formule uporabljajo referenčni indikator - magnetno prepustnost za čisti vakuum. Tako prvi kot drugi koncept se uporabljata za izračune različnih električnih naprav.
DIVLJIVOST
Dielektrična konstanta medijaε c je količina, ki označuje vpliv medija na interakcijske sile električnih polj. Različna okolja imajo različne pomeneε c.
Absolutna dielektrična konstanta vakuuma se imenuje električna konstanta ε 0 =8,85 10 -12 f/m.
Razmerje med absolutno dielektrično konstanto medija in električno konstanto imenujemo relativna dielektrična konstanta
tiste. relativna dielektrična konstanta ε je vrednost, ki pove, kolikokrat je absolutna dielektrična konstanta medija večja od električne konstante. Količina ε nima razsežnosti.
Tabela 1
Relativna dielektrična konstanta izolacijskih materialov
Kot je razvidno iz tabele, za večino dielektrikov ε = 1-10 in je malo odvisen od električnih pogojev in temperature okolja .
Obstaja skupina dielektrikov, imenovana feroelektriki, v katerem ε lahko doseže vrednosti do 10.000 in ε močno odvisna od zunanjega polja in temperature. Feroelektriki vključujejo barijev titanat, svinčev titanat, sol Rochelle itd.
Varnostna vprašanja
1. Kakšna je zgradba atoma aluminija in bakra?
2. V katerih enotah se merijo velikosti atomov in njihovih delcev?
3. Kakšen električni naboj imajo elektroni?
4. Zakaj so snovi v normalnem stanju električno nevtralne?
5. Kaj imenujemo električno polje in kako ga konvencionalno predstavljamo?
6. Od česa je odvisna sila interakcije med električnimi naboji?
7. Zakaj so nekateri materiali prevodniki, drugi pa izolatorji?
8. Katere materiale uvrščamo med prevodnike in katere med izolatorje?
9. Kako lahko svoje telo napolnite s pozitivno elektriko?
10. Kaj imenujemo relativna dielektrična konstanta?