Santykinis leistinumas aplinka ε – bedimens fizinis kiekis charakterizuojantys izoliacinės (dielektrinės) terpės savybes. Jis susijęs su dielektrikų poliarizacijos poveikiu veikiant elektriniam laukui (ir su šį poveikį apibūdinančios terpės dielektrinio jautrumo reikšme). ε reikšmė parodo, kiek kartų dviejų elektros krūvių sąveikos jėga terpėje yra mažesnė nei vakuume. Santykinis oro ir daugumos kitų dujų laidumas normaliomis sąlygomis yra artimas vienetui (dėl jų mažo tankio). Daugumos kietųjų arba skystųjų dielektrikų santykinis laidumas svyruoja nuo 2 iki 8 (statiniam laukui). Vandens dielektrinė konstanta statiniame lauke yra gana didelė - apie 80. Jos reikšmės yra didelės medžiagoms, kurių molekulės turi didelį elektrinį dipolį. Santykinis feroelektrikų laidumas yra dešimtys ir šimtai tūkstančių.
Praktinis naudojimas
Dielektrikų skvarba yra vienas iš pagrindinių parametrų projektuojant elektrinius kondensatorius. Naudojant medžiagas su didele dielektrine konstanta galima žymiai sumažinti fizinius kondensatorių matmenis.
Parametras leistinumasį kuriuos atsižvelgiama projektuojant spausdintines plokštes. Medžiagos dielektrinės konstantos vertė tarp sluoksnių kartu su jos storiu turi įtakos galios sluoksnių natūralios statinės talpos vertei, taip pat reikšmingai veikia plokštės laidininkų bangų varžą.
Priklausomybė nuo dažnio
Reikėtų pažymėti, kad laidumas labai priklauso nuo dažnio elektromagnetinis laukas. Į tai visada reikia atsižvelgti, nes vadovo lentelėse paprastai pateikiami statinio lauko arba žemų dažnių duomenys iki kelių kHz vienetų, nenurodant. Šis faktas. Tuo pačiu metu yra ir optinių metodų santykiniam laidumui gauti iš lūžio rodiklio naudojant elipsometrus ir refraktometrus. Optiniu metodu gauta reikšmė (dažnis 10 14 Hz) labai skirsis nuo lentelėse pateiktų duomenų.
Apsvarstykite, pavyzdžiui, vandens atvejį. Statinio lauko atveju (dažnis lygus nuliui) santykinis laidumas normaliomis sąlygomis yra maždaug 80. Taip yra iki infraraudonųjų spindulių dažnių. Nuo maždaug 2 GHz εr pradeda kristi. Optiniame diapazone εr yra maždaug 1,8. Tai atitinka faktą, kad optiniame diapazone vandens lūžio rodiklis yra 1,33. Siaurame dažnių diapazone, vadinamame optiniu, dielektrinė sugertis nukrenta iki nulio, o tai iš tikrųjų suteikia žmogui regėjimo mechanizmą vandens garų prisotintoje žemės atmosferoje. NUO tolesnis augimas dažnį, terpės savybės vėl pasikeičia.
Kai kurių medžiagų dielektrinės pastovios vertės
| Medžiaga | Cheminė formulė | Matavimo sąlygos | būdinga vertėεr |
|---|---|---|---|
| Aliuminis | Al | 1 kHz | -1300 + 1,3 Šablonas: Ei |
| sidabras | Ag | 1 kHz | -85 + 8 Raštas: Ei |
| Vakuuminis | - | - | 1 |
| Oras | - | Etaloninės sąlygos, 0,9 MHz | 1,00058986±0,00000050 |
| Anglies dvideginis | CO2 | Normalios sąlygos | 1,0009 |
| teflonas | - | - | 2,1 |
| Nailonas | - | - | 3,2 |
| Polietilenas | [-CH2-CH2-] n | - | 2,25 |
| Polistirenas | [-CH2-C (C6H5)H-] n | - | 2,4-2,7 |
| Guma | - | - | 2,4 |
| Bitumas | - | - | 2,5-3,0 |
| anglies disulfidas | CS2 | - | 2,6 |
| Parafinas | C18H38 - C35H72 | - | 2,0-3,0 |
| Popierius | - | - | 2,0-3,5 |
| Elektroaktyvūs polimerai | − | − | 2-12 |
| Ebonitas | (C6H9S) 2 | − | 2,5-3,0 |
| Plexiglas (plexiglass) | - | - | 3,5 |
| Kvarcas | SiO2 | - | 3,5-4,5 |
| Silicio dioksidas | SiO2 | − | 3,9 |
| Bakelitas | - | - | 4,5 |
| Betono | − | − | 4,5 |
| Porcelianas | − | − | 4,5-4,7 |
| Stiklas | − | − | 4,7 (3,7-10) |
| Stiklo pluoštas FR-4 | - | - | 4,5-5,2 |
| Getinaksas | - | - | 5-6 |
| Žėrutis | - | - | 7,5 |
| Guma | − | − | 7 |
| Policor | 98 % Al 2 O 3 | - | 9,7 |
| Deimantas | − | − | 5,5-10 |
| Druska | NaCl | − | 3-15 |
| Grafitas | C | − | 10-15 |
| Keramika | − | − | 10-20 |
| Silicis | Si | − | 11.68 |
| Bor | B | − | 2.01 |
| Amoniakas | NH3 | 20°C | 17 |
| 0 °C | 20 | ||
| -40°C | 22 | ||
| -80°C | 26 | ||
| Etanolis | C2H5OH arba CH3-CH2-OH | − | 27 |
| metanolis | CH3OH | − | 30 |
| etilenglikolis | HO-CH2-CH2-OH | − | 37 |
| Furfuralas | C5H4O2 | − | 42 |
DIELEKTRINIS SKAIDRUMAS, ε reikšmė, apibūdinanti dielektrikų poliarizaciją veikiant elektriniam stiprio laukui E. Dielektrinė konstanta įtraukta į Kulono dėsnį kaip dydis, parodantis, kiek kartų dviejų laisvųjų krūvių sąveikos jėga dielektrikas yra mažesnis nei vakuume. Sąveikos susilpnėjimas atsiranda dėl laisvųjų krūvių tikrinimo surištaisiais krūviais, susidariusiais dėl terpės poliarizacijos. Surištieji krūviai atsiranda dėl mikroskopinio erdvinio krūvių (elektronų, jonų) persiskirstymo visoje elektriškai neutralioje terpėje.
Ryšys tarp poliarizacijos vektorių P, elektrinio lauko stiprio E ir elektrinės indukcijos D izotropinėje terpėje SI vienetų sistemoje turi tokią formą:
čia ε 0 yra elektrinė konstanta. Pralaidumo ε reikšmė priklauso nuo konstrukcijos ir cheminė sudėtis medžiagos, taip pat slėgis, temperatūra ir kt išorinės sąlygos(lentelė).
Dujoms jo reikšmė artima 1, skysčiams ir kietoms medžiagoms svyruoja nuo kelių vienetų iki kelių dešimčių, feroelektrikams gali siekti 10 4 . Toks ε reikšmių pasiskirstymas atsiranda dėl skirtingų poliarizacijos mechanizmų, vykstančių skirtinguose dielektrikuose.
Klasikinė mikroskopinė teorija suteikia apytikslę nepolinių dielektrikų laidumo išraišką:
kur n i – i-osios rūšies atomų, jonų ar molekulių koncentracija, α i – jų poliarizuotumas, β i – vadinamasis vidinio lauko faktorius, dėl kristalo ar medžiagos struktūrinių savybių. Daugumai dielektrikų, kurių pralaidumas svyruoja nuo 2 iki 8, β = 1/3. Paprastai laidumas praktiškai nepriklauso nuo veikiančio elektrinio lauko dydžio iki dielektriko elektrinio gedimo. Kai kurių metalų oksidų ir kitų junginių dideles ε reikšmes lemia jų struktūros ypatumai, leidžiantys, veikiant laukui E, kolektyviai pasislinkti teigiamų ir neigiamų jonų gardelių priešingomis kryptimis ir reikšmingų surištų krūvių susidarymas ties kristalo riba.
Dielektrinės poliarizacijos procesas, kai veikia elektrinis laukas, vystosi ne akimirksniu, o per tam tikrą laiką τ (atsipalaidavimo laiką). Jei laukas E kinta laiku t pagal harmoninį dėsnį, kurio dažnis ω, tai dielektriko poliarizacija nespėja jos sekti, o tarp virpesių P ir E atsiranda fazių skirtumas δ. Aprašant svyravimus P ir E kompleksinių amplitudių metodu, laidumas pavaizduojamas kompleksine verte:
ε = ε’ + iε",
be to, ε' ir ε" priklauso nuo ω ir τ, o santykis ε"/ε' = tg δ lemia dielektrinius nuostolius terpėje. Fazės poslinkis δ priklauso nuo santykio τ ir lauko periodo Т = 2π/ω. Ties τ<< Т (ω<< 1/τ, низкие частоты) направление Р изменяется практически одновременно с Е, т. е. δ → 0 (механизм поляризации «включён»). Соответствующее значение ε’ обозначают ε (0) . При τ >> T (aukšti dažniai) poliarizacija neatsilieka nuo Ε pokyčio, δ → π ir ε' šiuo atveju reiškia ε (∞) (poliarizacijos mechanizmas „išjungtas“). Akivaizdu, kad ε (0) > ε (∞) ir in kintamieji laukai laidumas pasirodo esąs ω funkcija. Netoli ω = l/τ ε' pasikeičia iš ε (0) į ε (∞) (dispersijos sritis), o priklausomybė tgδ(ω) pereina per maksimumą.
Priklausomybių ε'(ω) ir tgδ(ω) pobūdį dispersijos srityje lemia poliarizacijos mechanizmas. Esant joninėms ir elektroninės poliarizacijos esant tampriam surištų krūvių poslinkiui, P(t) pokytis laipsniškai įtraukus lauką E turi slopintų virpesių pobūdį, o priklausomybės ε'(ω) ir tgδ(ω) vadinamos rezonansinėmis. Orientacinės poliarizacijos atveju P(t) nustatymas yra eksponentinis, o priklausomybės ε'(ω) ir tgδ(ω) vadinamos relaksacija.
Dielektrinės poliarizacijos matavimo metodai yra pagrįsti elektromagnetinio lauko sąveikos su medžiagos dalelių elektriniais dipolio momentais reiškiniais ir skirtingiems dažniams yra skirtingi. Dauguma metodų, kai ω ≤ 10 8 Hz yra pagrįsti matavimo kondensatoriaus, užpildyto tiriamu dielektriku, įkrovimo ir iškrovimo procesu. Esant aukštesniems dažniams, naudojami bangolaidiniai, rezonansiniai, daugiadažniai ir kiti metodai.
Kai kuriuose dielektrikuose, pavyzdžiui, feroelektrikuose, proporcingas santykis tarp P ir Ε [P = ε 0 (ε – 1)E] ir, atitinkamai, tarp D ir E, jau yra pažeistas įprastuose elektriniuose laukuose, pasiekiamuose praktikoje. Formaliai tai apibūdinama kaip priklausomybė ε(Ε) ≠ const. Šiuo atveju svarbi dielektriko elektrinė charakteristika yra diferencinis laidumas:
Netiesiniuose dielektrikuose ε diff reikšmė paprastai matuojama silpnuose kintamuosiuose laukuose, tuo pačiu metu įvedant stiprią pastovus laukas, o kintamasis komponentas ε diff vadinamas grįžtamuoju laidumu.
Lit. žr. Dielektrikai.
- elektrinio lauko stiprumo vakuume nustatymas;
- įtrauktas į kai kurių elektromagnetizmo dėsnių, įskaitant Kulono dėsnį, išraiškas, kai parašytas tarptautinę vienetų sistemą atitinkančia forma.
Per dielektrinę konstantą sukuriamas ryšys tarp santykinio ir absoliutaus skvarbumo. Jis taip pat įtrauktas į Kulono įstatymo įrašą:
taip pat žr
Pastabos
Literatūra
Nuorodos
Wikimedia fondas. 2010 m.
Pažiūrėkite, kas yra „dielektrinė konstanta“ kituose žodynuose:
dielektrinė konstanta- dielektrinė konstanta - [Ya.N. Luginsky, M.S. Fezi Zhilinskaya, Yu.S. Kabirovas. Anglų rusų elektros inžinerijos ir energetikos žodynas, Maskva, 1999] Elektros inžinerijos temos, pagrindinės sąvokos Sinonimai dielektrinė konstanta ... ...
- (žymėjimas e0), fizikinis dydis, rodantis jėgos, veikiančios tarp vakuume esančių elektros krūvių, santykį su šių krūvių dydžiu ir atstumu tarp jų. Iš pradžių šis indikatorius buvo vadinamas DIELEKTRIU ... ... Mokslinis ir techninis enciklopedinis žodynas
dielektrinė konstanta- absoliutus laidumas (izotropinei medžiagai); industrija dielektrinė konstanta Skaliarinis dydis charakterizuojantis elektrines savybes dielektrinis ir lygus santykiui elektrinis poslinkis jame iki įtempimo ......
dielektrinė konstanta- dielektrinė skvarba statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. dielektrinė konstanta; leistinumas vok. dielektrische Leitfähigkeit, f; Dielektrizitätskonstante, f; Permittivität, f rus. dielektrinė konstanta, f; leistinumas … Fizikos terminų žodynas
Pasenęs laidumo pavadinimas (žr. dielektrinę konstantą) ... Didžioji sovietinė enciklopedija
Kai kurių skysčių dielektrinė konstanta ε (esant 20 °C)- Tirpiklis ε Acetonas 21,5 Benzenas 2,23 Vanduo 81,0 ... Cheminė nuoroda
pradinė dielektrinė konstanta- - [Ja.N. Luginskis, M.S. Fezi Žilinskaja, Ju.S. Kabirovas. Anglų rusų elektros inžinerijos ir energetikos žodynas, Maskva, 1999] Elektros inžinerijos temos, pagrindinės sąvokos EN pradinė dielektrinė konstanta ... Techninis vertėjo vadovas
santykinė dielektrinė konstanta- - [Ja.N. Luginskis, M.S. Fezi Žilinskaja, Ju.S. Kabirovas. Anglų rusų k. Elektros inžinerijos ir energetikos žodynas, Maskva, 1999] Elektros inžinerijos temos, pagrindinės sąvokos EN santykinis pralaidumas santykinė dielektrinė konstanta ... Techninis vertėjo vadovas
specifinė dielektrinė konstanta- - [Ja.N. Luginskis, M.S. Fezi Žilinskaja, Ju.S. Kabirovas. Anglų rusų k. Elektros inžinerijos ir energetikos pramonės žodynas, Maskva, 1999] Elektros inžinerijos temos, pagrindinės sąvokos EN simultaneous interchange capabilitySIC ... Techninis vertėjo vadovas
dielektrinė konstanta- absoliutus leistinumas; industrija dielektrinis pralaidumas Skaliarinis dydis, apibūdinantis dielektriko elektrines savybes, lygus elektrinio poslinkio dydžio ir elektrinio lauko stiprio dydžio santykiui ... Politechnikos terminų aiškinamasis žodynas
DIELEKTRINĖ KONSTANTA (dielektrinė konstanta) yra fizikinis dydis, apibūdinantis medžiagos gebėjimą sumažinti šios medžiagos elektrinės sąveikos jėgas, palyginti su vakuumu. Taigi D. p parodo, kiek kartų elektrinės sąveikos jėgos materijoje yra mažesnės nei vakuume.
D. p. - charakteristika, priklausanti nuo dielektrinės medžiagos struktūros. Elektronai, jonai, atomai, molekulės arba atskiros jų dalys bei didesnės bet kokios medžiagos dalys elektriniame lauke yra poliarizuojamos (žr. Poliarizacija), dėl ko išorinis elektrinis laukas neutralizuojamas iš dalies. Jei elektrinio lauko dažnis yra proporcingas medžiagos poliarizacijos trukmei, tada in tam tikras diapazonas dažnius, yra D. p. dispersija, t.y., jos dydžio priklausomybė nuo dažnio (žr. Dispersija). Medžiagos DP priklauso tiek nuo atomų ir molekulių elektrinių savybių, tiek nuo jų tarpusavio išsidėstymo, tai yra nuo medžiagos struktūros. Todėl D. p. apibrėžimas arba jo pokyčiai, priklausantys nuo aplinkos sąlygų, naudojami tiriant medžiagos sandarą, o ypač įvairius organizmo audinius (žr. Biologinių sistemų elektrinis laidumas).
Skirtingos medžiagos (dielektrikai), priklausomai nuo jų struktūros ir agregacijos būsenos, turi skirtingas D. p vertes (lentelė).
Lentelė. Kai kurių medžiagų skvarbumo vertė
Ypač svarbūs medicinos – biol, tyrimai yra D. ir. poliniuose skysčiuose. Tipiškas jų atstovas yra vanduo, susidedantis iš dipolių, kurie yra orientuoti elektriniame lauke dėl dipolio ir lauko krūvių sąveikos, dėl kurios atsiranda dipolis arba orientacinė poliarizacija. Didelė vandens D. p vertė (80 esant t ° 20 °) lemia aukštas laipsnis disociacija jame įvairių cheminių medžiagų. medžiagos ir geras druskų, to-t, bazių ir kitų junginių tirpumas (žr. Disociacija, Elektrolitai). Padidėjus elektrolito koncentracijai vandenyje, jo DP vertė mažėja (pavyzdžiui, vienvalenčių elektrolitų atveju vandens DP sumažėja vienu, druskos koncentracijai padidėjus 0,1 M).
Dauguma biologinių objektų priklauso heterogeniniams dielektrikams. Sąveikaujant jonams biol, objektas su elektriniu lauku turi esminę reikšmę pjūvio ribų poliarizacija (žr. Membranos biologinės ). Kuo didesnis poliarizacijos dydis, tuo mažesnis elektrinio lauko dažnis. Kadangi sąsajų poliarizacija biol, objektas priklauso nuo jų pralaidumo (žr.) jonams, akivaizdu, kad efektyvusis D. p. daugiau nustatoma pagal membranų būklę.
Kadangi tokio sudėtingo nevienalyčio objekto, kaip ir biologinio, poliarizacija turi skirtingą pobūdį (koncentraciją, makrostruktūrinę, orientacinę, joninę, elektroninę ir kt.), tampa aišku, kad didėjant dažniui, D. p. pokytis (dispersija) aštriai išreikštas. Tradiciškai yra trys D. dispersijos sritys: alfa dispersija (dažniais iki 1 kHz), beta dispersija (dažnis nuo kelių kHz iki dešimčių MHz) ir gama dispersija (dažniai virš 10 9 Hz); biol, objektuose paprastai nėra aiškios ribos tarp sklaidos sričių.
Prie pablogėjimo funkcijų, teigia biol, objekto D. daikto sklaida ant žemi dažniai sumažėja iki visiškas išnykimas(kai audiniai miršta). Esant aukštiems dažniams, D. p dydis reikšmingai nesikeičia.
D.p matuojamas plačiame dažnių diapazone ir, priklausomai nuo dažnių diapazono, labai keičiasi ir matavimo metodai. Prie dažnių elektros srovė mažesnis nei 1 Hz, matavimas atliekamas taikant kondensatoriaus, užpildyto bandomąja medžiaga, įkrovimo arba iškrovimo metodą. Žinant įkrovimo ar iškrovimo srovės priklausomybę nuo laiko, galima nustatyti ne tik kondensatoriaus elektrinės talpos reikšmę, bet ir nuostolius jame. Esant dažniams nuo 1 iki 3 10 8 Hz D. matavimui ir. taikyti specialius rezonansinius ir tiltinius metodus, leidžiančius ištirti kompleksinius daikto D. pokyčius. įvairių medžiagų pats išsamiausias ir universaliausias.
Medicinoje - biol, tyrimuose dažniausiai naudojami simetriški kintamosios srovės tiltai su tiesioginiu išmatuotų dydžių nuskaitymu.
Bibliografija: Dielektrikų ir puslaidininkių aukšto dažnio kaitinimas, red. A. V. Netušila, M. - L., 1959, bibliografija; Su edunovu B. I. ir Fran to-K bei me-n iš e c to ir y D. A. Biologinių objektų dielektrinė konstanta, Usp. fizinis Mokslai, 79 t., c. 4, p. 617, 1963, bibliogr.; Elektronika ir kibernetika biologijoje ir medicinoje, vert. iš anglų k., red. P. K. Anokhin, p. 71, M., 1963, bibliogr.; Em F. Dielektriniai matavimai, vert. iš vokiečių k., M., 1967, bibliogr.
Dielektrinė konstanta- tai vienas iš pagrindinių parametrų, apibūdinančių dielektrikų elektrines savybes. Kitaip tariant, tai lemia, koks geras izoliatorius yra tam tikra medžiaga.
Pralaidumo reikšmė parodo elektrinės indukcijos dielektrike priklausomybę nuo jį veikiančio elektrinio lauko stiprumo. Tuo pačiu metu jo vertei įtakos turi ne tik fizines savybes pati medžiaga ar terpė, bet ir lauko dažnis. Paprastai žinynuose nurodoma statinio arba žemo dažnio lauko išmatuota vertė.
Yra du pralaidumo tipai: absoliutus ir santykinis.
Santykinis leistinumas parodytas tiriamos medžiagos izoliacinių (dielektrinių) savybių santykis su panašiomis vakuumo savybėmis. Jis apibūdina medžiagos izoliacines savybes dujinėje, skystoje arba kietoje būsenoje. Tai yra, jis taikomas beveik visiems dielektrikams. Medžiagų santykinio skvarbumo vertė dujinė būsena, kaip taisyklė, yra perskirstyme 1. Skysčiams ir kietosios medžiagos gali būti labai plačiose ribose – nuo 2 ir beveik iki begalybės.
Pavyzdžiui, santykinis laidumas gėlo vandens lygus 80, o feroelektriniai – dešimtys ar net šimtai vienetų, priklausomai nuo medžiagos savybių.
Absoliutus leistinumas yra pastovi vertė. Jis apibūdina tam tikros medžiagos ar medžiagos izoliacines savybes, neatsižvelgiant į jos vietą ir ją veikiančius išorinius veiksnius.
Naudojimas
Pralaidumas, tiksliau, jo reikšmės, naudojamos kuriant ir projektuojant naujus elektroninius komponentus, ypač kondensatorius. Būsimi komponento matmenys ir elektrinės charakteristikos priklauso nuo jo vertės. Į šią vertę taip pat atsižvelgiama kuriant visumą elektros grandinės(ypač aukšto dažnio elektronikoje) ir net
