Діелектрична проникність. Діелектрична проникність повітря

Діелектрична проникність

 

Діелектрична проникність (діелектрична стала) середовища ε — безрозмірна величина, що характеризує ізоляційні властивості середовища. Вона показує, у скільки разів взаємодія між зарядами в однорідному середовищі менша ніж у вакуумі.

Фізична природа

Зменшення сили взаємодії між зарядами викликано процесами поляризації середовища. У електричному полі електрони в атомах та молекулах зміщуються відносно йонів, і виникає наведений дипольний момент. Ті молекули, які мають власний дипольний момент (наприклад, молекула води), орієнтуються в електричному полі. Дипольні моменти створюють своє електричне поле, яке протидіє тому полю, що зумовило їх появу. В результаті сумарне електричне поле зменшується. При невеликих полях таке зменшення можна описати за допомогою діелектричної проникності.

Сильні електричні поля можуть сильно змінити процеси, які відбуваються в середовищі. Наприклад, може наступити пробій. У такому випадку поняття діелектричної проникності втрачає сенс.

 

 

Статична діелектрична проникність

Діелектрична стала деяких матеріалів при кімнатній температурі Матеріал Діелектрична стала   Вакуум 1 (за визначенням)   Повітря 1.0005   Папір   Гума   Метиловий спирт   Вода   Титанат барію

При розгляді незмінних із часом електричних полів вводять поняття статичної діелектричної проникності. Статична діелектрична проникність встановлює зв'язок між вектором електричної індукції й напруженістю електричного поля . Загалом напрямки цих векторів не збігаються, тож діелектрична проникність є тензорною величиною.

.

Формула записана в системі СГС.

У системі СІ вектор електричної індукції й напруженість електричного поля мають різну розмірність, тому потрібно ще додатково помножити на певний коефіцієнт перетворення до інших одиниць ε0, який тепер офіційно називають електричною сталою а раніше називали діелектричною проникністю вакууму.

.

Для ізотропних середовищ, у яких немає виділеного напрямку, тензор діелектричної проникності має діагональну форму й характеризується одним характерним для середовища числом, який називають діелектричною сталою середовища. Відповідно, у СІ називають відносною діелектричною проникністю.

Відносна діелектрична проникність εr може бути визначена шляхом порівняння електричної ємності тестового електричного конденсатора з певним діелектриком (Cx) і ємності того ж конденсатора у вакуумі (Co):

 

Діелектрична функція

Фізична картина, яка лежить в основі відгуку (реакції) середовища на змінне електричне поле, має суттєво інший характер. Зовнішнє електричне поле викликає зміщення зарядів і утворення наведених дипольних моментів, але цей процес відстає від зміни зовнішнього поля. В такому випадку, електричне поле створене наведеними дипольними моментами, залежить від того, яким було зовнішнє електричне поле в попередні моменти часу.

Враховуючи відставання відклику середовища від зміни поля, для поляризації можна записати[1]

.

В такому випадку можна ввести залежну від частоти зовнішної електромагнітної хвилі діелектричну проникність , яка пов'язує між собою вектори електричної індукції та напруженості електричного поля електромагнітної хвилі з частотою ω.

.

Залежну від частоти діелектричну проникність часто називають діелектричною функцією. Вона зв'язана із залежною від частоти поляризовністю співвідношенням

Наведений зв'язок справедливий тільки для слабких полів, коли нелінійні ефекти не грають великої ролі.

Діелектрична функція є загалом комплексною величиною, тобто має дійсну й уявну сладові. Зазвичай їх позначають та .

Якщо дійсна складова діелектричної проникності аналогічна діелектричній сталій, описуючи зумовлене поляризацією зменшення електричного поля в речовині, то уявна частина описує струми, які виникають в речовині в змінному електричному полі. Діелектрики, які не проводять постійного струму, можуть проводити змінні струми, зв'язані із періодичним зміщенням зв'язаних електронів відносно ядер.

В оптичному діапазоні дійсна складова діелектричної проникності зв'язана з показником заломлення, а уявна частина - із затуханням світла. Уявна частина діелектричної функції завжди додатні для середовища, яке поглинає світло

.

Від'ємні значення уявної складової діелектричної проникності виникають лише для дуже не рівноважних середовищ, у яких можливе підсилення світла (див. лазер).

Загалом принцип причинності накладає певні обмеження на можливі значення дійсної та уявної складових діелектричної проникності, які задаються співвідношеннями Крамерса-Кроніґа.

Низькі частоти

На низьких частотах діелектрична проникність речовин близька до діелектричної сталої. Проте необхідно враховувати той факт, що реальні діелектрики хоча б частково проводять електричний струм. Для речовини з провідністю σ діелектрична проникність на частоті ω дорівнює

,

де c - швидкість світла, - діелектрична стала.

Для провідників другий член великий завдяки великому значенню провідності. Існуванням цього члена пояснюється скін-ефект - часткове проникнення електричного поля в провідник.

Високі частоти

При дуже високих частотах діелектрична проникність поводиться однаково для провідників та діелектриків. Ця поведінка описується формулою

,

де N - загальна кількість електронів у всіх атомах одиниці об'єму середовища, m - маса електрона, e - його заряд.

Звідси видно, що при .

Діелектрична проникність та показник заломлення

Діелектрична функція в оптичному частотному діапазоні зв'язана із показником заломлення світла співвідношенням:

,

де n - показник заломлення, κ - коефіцієнт затухання світла.

У випадку, коли затухання мале (світло розповсюджується в прозорому середовищі),

.

16 електростатичне поле

Постійне електростатичне поле (ЕСП) — це поле нерухомих електричних зарядів, що здійснює взаємодію між ними.

Статичний струм — це сукупність явищ, пов’язаних з виникненням і збереженням вільного електричного заряду на поверхні і в об’ємі діелектричних і напівпровідникових речовин, матеріалів, виробів або на ізольованих провідниках.

Виникнення зарядів статичного струму відбувається при деформації, подрібненні речовин, відносному переміщенні двох тіл, що знаходяться у контакті, шарів рідини і сипучих матеріалів, при інтенсивному перемішуванні, кристалізації, а також внаслідок індукції.

ЕСП характеризується напруженістю (Б). Напруженість ЕСП — це відношення сили, що діє в полі на точковий електричний заряд, до величини цього заряду. Одиницею виміру напруженості ЕСП є вольт на метр (В/м).

ЕСП створюється в енергетичних установках і при електротехнічних процесах. Залежно від джерела утворення вони можуть існувати у вигляді власного електростатичного поля (поля нерухомих зарядів) або стаціонарного електричного поля (електричне поле постійного струму).

Напруженість електростатичного поля нормується стандартом ГОСТ 12.1.045-84 "Електростатичні поля. Допустимі рівні на робочих місцях і вимоги до проведення контролю".

Наведений стандарт поширюється на ЕСП, що виникають при експлуатації електричного устаткування високого напруження постійного струму і електризації діелектричних матеріалів. Цей стандарт встановлює допустимі рівні напруженості електростатичних полів на робочих місцях, а також загальні вимоги до проведення контролю і засобів захисту.Допустимі рівні напруженості ЕСП встановлюються залежно від часу перебування на робочих місцях.

Гранично допустимий рівень напруженості ЕСП (Е,ра„) приймається відповідно до стандарту 60 кВ/м протягом однієї години.

Якщо напруженість електростатичних полів до 20 кВ/м, час перебування в ЕСП не регламентується.

В діапазоні напруженості від 20 до 60 кВ/м, допустимий час перебування працюючих в ЕСП без засобів захисту (/ , год) визначається за формулою:

де Е^— фактичне значення напруженості ЕСП, кВ/м.Для визначення напруженості ЕСП використовують вимірювач напруженості електростатичного поля.

studopedya.ru

Електронні посібники ВНТУ

2 ПОЛЯРИЗАЦІЯ ДІЕЛЕКТРИКІВ

2.1 Діелектрик в електричному полі

Для будь-якого діелектрика характерним процесом, що виникає при дії на нього електричного поля, є поляризація – обмежений зсув зв’язаних зарядів або орієнтація дипольних молекул.

Про явища, зумовлені поляризацією діелектрика, можна судити за значенням діелектричної проникності, а також кута діелектричних втрат, якщо поляризація діелектрика супроводжується розсіюванням енергії, яка викликає нагрівання діелектрика. У нагріванні технічного діелектрика можуть брати участь нечисленні вільні заряди, що зумовлюють виникнення під впливом електричного поля незначного наскрізного струму, який проходить крізь товщу діелектрика і по його поверхні. Наявність наскрізного струму свідчить про явище електропровідності технічного діелектрика, яка чисельно характеризується значеннями питомої об’ємної і питомої поверхневої електропровідностей, або оберненими відповідними їм значеннями питомих об’ємного і поверхневого електричних опорів.

Будь-який діелектрик можна використовувати тільки при напрузі, що не перевищує граничного значення в певних умовах. При перевищенні цього значення напруги настає пробій діелектрика – повна втрата ним електроізоляційних властивостей. Цю граничну напругу називають пробивною напругою, а відповідне значення напруженості однорідного електричного поля – електричною міцністю діелектрика.

2.2 Поляризація діелектриків і діелектрична проникність

Під впливом електричного поля зв’язані електричні заряди діелектрика зміщаються в напрямку сил, які діють на них, і тим більше, чим вище напруженість поля. При знятті електричного поля заряди повертаються в початковий стан. В полярних діелектриках, що містять дипольні молекули, вплив електричного поля викликає орієнтацію диполів, при відсутності поля диполі знаходяться в тепловому русі.

Більшість діелектриків характеризується лінійною залежністю електричного зміщення від напруженості електричного поля, утвореного в діелектрику. Особливу групу складають діелектрики, у яких зі зміною напруженості поля електричне зміщення залежить нелінійно. Такі діелектрики називаються сегнетоелектриками.

Будь який діелектрик з нанесеними на нього електродами і включений в електричне коло можна уявити як конденсатор певної ємності (рис. 2, а).

Рисунок 2.1 – Діелектрик складної сполуки з різними механізмами поляризації в електричному полі (а) та еквівалентна схема його заміщення (б)

Заряд конденсатора визначається:

де С – ємність конденсатора; U – прикладена до нього напруга.

Заряд конденсатора Q при заданому значенні прикладеної напруги складається з двох складових: Q0 – заряду, коли між пластинами конденсатора є вакуум, і Qд – заряду конденсатора з діелектриком.

Однією з найважливіших характеристик діелектрика є відносна діелектрична проникність – ε.

Ця величина являє собою відношення заряду, отриманого при деякій напрузі на конденсаторі, що містить даний діелектрик, до заряду конденсатора тих же розмірів, якби між пластинами був вакуум:

З виразу (2.3) випливає, що відносна діелектрична проникність будь-якої речовини більше одиниці і дорівнює одиниці тільки у випадку вакууму.

Співвідношення (2.1), наведене вище, може бути подане у вигляді:

де С0 – ємність конденсатора, коли між його пластинами є вакуум.

З формули (2.4) видно, що діелектричну проникність речовини e можна визначити як відношення ємності конденсатора з даним діелектриком до ємності конденсатора тих же розмірів, діелектриком якого є вакуум.

Між пластинами конденсатора можуть бути речовини з різним значенням ε. Для двох таких речовин діелектрична проникність визначається:

де Q1 + Q2 =1 – об’ємні концентрації компонентів;

x = (+1 до –1) – константа, що характеризує розподіл компонентів. При паралельному з’єднанні компонентів х = +1:

При послідовному з’єднанні компонентів х = –1:

Діелектрична проникність залежить від температури і визначається виразом:

Формула (2.8) дозволяє обчислити відносну зміну діелектричної проникності при підвищенні температури на один градус. Ця величина називається температурним коефіцієнтом діелектричної проникності.

Діелектрична проникність залежна від агрегатного стану діелектриків.

2.2.1 Діелектрична проникність газів

Газоподібні речовини характеризуються малою щільністю за рахунок великої відстані між молекулами. Тому діелектрична проникність усіх газів незначна і близька до 1.

Залежність діелектричної проникності газів від температури і тиску визначається зміною числа молекул в одиниці об’єму газу n0. Це число прямо пропорційно тиску і обернено пропорційно абсолютній температурі. В табл. 2.1 наведена залежність ε від тиску деяких газів, а в табл. 2.2 – залежність ε повітря від температури.

Таблиця 2.1 – Залежність ε від тиску деяких газів

Таблиця 2.2 – Залежність ε повітря від температури

Температурна залежність діелектричної проникності газів визначається за формулою (2.8).

Величину TКe неполярного газу можна знайти за виразом:

Залежність діелектричної проникливості газу від тиску характеризують виразом:

Для повітря при р = 0,1 МПа:

Число молекул в одиниці об’єму газу n0 визначається :

2.2.2 Діелектрична проникність рідких діелектриків

Рідкі діелектрики можуть бути утворені з неполярних і полярних молекул.

Залежність ε неполярних рідин від температури і частоти наведена на рис. 2.2.

Рисунок 2.2 – Залежність ε неполярних рідин від температури (а) і частоти (б)

Для полярної рідини графік залежності ε від температури e = f (t°) наведений на рис. 2.3.

Рисунок 2.3 – Залежність діелектричної проникливості від температури для полярної рідини совола (f1 = 50 Гц; f2 = 400 Гц; f3 = 1000 Гц)

Графік залежності ε полярної рідини e = f(f) від частоти наведений на рис. 2.4.

Рисунок 2.4 – Залежність діелектричної проникливості від частоти для полярної рідини

Значення критичної частоти fk, при якій починається зниження ε (рис. 2.4) визначається за формулою:

де – стала Больцмана;

Т – температура; r – радіус молекул; h – динамічна в’язкість речовини.

Час релаксації молекул tk пов’язаний з частотою fk співвідношенням:

де tk – час релаксації молекул.

Діелектрична проникність для неполярних і слабополярних рідин знаходиться в межах 2,1¸2,3, а для полярних рідин – ε = 3,5¸5.

2.2.3 Діелектрична проникність твердих діелектриків

Діелектрична проникність твердих діелектриків може мати різні чисельні значення відповідно до різних структурних особливостей твердого діелектрика. У твердих тілах є можливими всі види поляризації.

Для твердих неполярних діелектриків характерні ті ж закономірності, що і для неполярних рідин і газів.

Значення ε неполярних твердих діелектриків при tº = 20º С:

Тверді діелектрики, що являють собою іонні кристали з щільним упакуванням частинок, мають електронну і іонну поляризацію, значення діелектричної проникливості їх лежить у широких межах.

Тверді діелектрики, що мають іонну, електронну та іонно-релаксаційну поляризацію, характеризуються у більшості випадків порівняно невисоким значенням ε.

Значення ε іонних кристалів:

Для неорганічних скляних матеріалів ε лежить у порівняно вузьких межах: ε = 4¸20.

Значення ε для неорганічного скла:

Значення ε для органічних твердих діелектриків:

Діелектрична проникливість сегнетоелектриків має різко виражену залежність від напруженості поля і температури.

Деякі значення ε для сегнетоелектриків в слабких полях при tº= 20ºС:

2.3 Основні види поляризації діелектриків

Поляризація діелектриків залежно від агрегатного стану і структури поділяється на два основних види.

До першого виду належить поляризація, що відбувається в діелектрику під впливом електричного поля практично миттєво, пружно, без розсіювання енергії, тобто без виділення тепла.

Другий вид поляризації не відбувається миттєво, а наростає й убуває уповільнено та супроводжується розсіюванням енергії в діелектрику, тобто його нагріванням. Такий вид поляризації називають релаксаційною поляризацією.

До першого виду поляризації належать електронна й іонна, інші механізми належать до релаксаційної поляризації. Особливим механізмом поляризації є резонансна, що спостерігається в діелектриках при світлових частотах, а тому несуттєва для практичної електротехніки.

Ємність конденсатора з діелектриком і накопичений у ньому електричний заряд обумовлюються сумою різних механізмів поляризації і можуть спостерігатися в різних діелектриків. Декілька механізмів одночасно може бути і в одному матеріалі.

Еквівалентна схема заміщення діелектрика, у якому існують різні механізми поляризації, містить ряд ємностей і активних опорів, включених паралельно джерелу напруги U, як це показано на рис. 2.1, б.

Ємність С0 і заряд Q0 відповідають власному полю конденсатора, якщо між його пластинами є вакуум. Величини Се і Qе відповідають електронній поляризації.

Електронна поляризація являє собою пружне зміщення і деформацію електронних оболонок атомів. Час встановлення електронної поляризації (10-15 с). Електронна поляризація спостерігається в усіх видах діелектриків і не пов’язана з втратою енергії.

Іонна поляризація (Сі, Qі ) характерна для твердих тіл з іонною структурою й обумовлена пружним зміщенням зв’язаних іонів. Час встановлення іонної поляризації (10-13 с).

Дипольно-релаксаційна поляризація (Сд-р, Qд-р, rд-р) відрізняється від електронної та іонної тим, що вона пов’язана з орієнтацією дипольних молекул, що перебувають в хаотичному русі, під дією електричного поля й характерна для полярних газів і рідин. Цей вид поляризації може спостерігатися також і у твердих полярних органічних речовинах, але в цьому випадку поляризація обумовлена вже не поворотом самої молекули,

а поворотом наявних у ній радикалів стосовно молекули. Прикладом речовини з цим видом поляризації є целюлоза, полярність якої пояснюється наявністю гідроксильних груп ОН. У кристалах з молекулярними ґратками і слабкими Ван-дер-Ваальсовими зв’язками можлива орієнтація і більш великих часток.

Іонно-релаксаційна поляризація (Сі-р, Qі-р, rі-р) спостерігається в неорганічних речовинах з нещільним упакуванням іонів. У цьому випадку слабко зв’язані іони речовини під дією зовнішнього електричного поля орієнтуються в напрямку поля. З підвищенням температури іонно-релаксаційна поляризація помітно підсилюється.

Електронно-релаксаційна поляризація (Се.р, Qе.р, rе.р) відрізняється від електронної та іонної і виникає за рахунок збуджених тепловою енергією надлишкових (дефектних) електронів або дірок.

Міграційна поляризація (См, Qм, rм) характерна для твердих тіл неоднорідної структури при макроскопічних неоднорідностях і при наявності домішок. Ця поляризація проявляється при низьких частотах і пов’язана зі значним розсіюванням електричної енергії. Причинами такої поляризації є провідні і напівпровідні включення в технічних діелектриках, наявність шарів з різною провідністю та інші.

При внесенні неоднорідних матеріалів в електричне поле вільні електрони й іони провідних і напівпровідних включень переміщаються в межах кожного включення, утворюючи великі поляризовані області.

На рис. 2.1 штриховими лініями показані також Ссп, Qcп і rсп, що належать до механізму самовільної (спонтанної) поляризації. Цей вид поляризації характерний для сегнетоелектриків. У речовинах з самовільною поляризацією є окремі області (домени), у яких є діелектричний момент при відсутності зовнішнього поля. Орієнтація електричних моментів у різних доменах різна. Накладення зовнішнього поля сприяє переважній орієнтації електричних моментів доменів у напрямку поля, що дає ефект дуже сильної поляризації. На відміну від інших видів поляризації при деякому значенні напруженості зовнішнього поля настає насичення і не відбувається зростання інтенсивності поляризації. Тому діелектрична проникність при спонтанній поляризації залежить від напруженості електричного поля. У температурній залежності спостерігається один або кілька максимумів. У змінних електричних полях матеріали з самовільною поляризацією характеризуються значним розсіюванням енергії.

Залежно від виду поляризації всі діелектрики діляться на кілька груп. До першої групи можна віднести діелектрики, що мають в основному,

тільки електронну поляризацію, наприклад, неполярні і слабополярні тверді речовини в кристалічному і аморфному станах (парафін, сірка, полістирол), а також неполярні і слабополярні рідини і гази (бензол, водень та ін.).

До другої групи належать діелектрики, що мають одночасно електронну та дипольно-релаксаційну поляризацію. Серед них полярні (дипольні) органічні, напіврідкі і тверді речовини (масляно-каніфольні компаунди, епоксидні смоли, целюлоза, деякі хлоровані вуглеводні та ін.).

Третю групу складають тверді неорганічні діелектрики з електронною, іонною та іонно-електронно-релаксаційною поляризаціями. У цій групі доцільно виділити дві підгрупи матеріалів через істотне розходження їхніх електричних характеристик:

1. діелектрики з електронною та іонною поляризаціями,
2. діелектрики з електронною, іонною та релаксаційними поляризаціями.

До першої переважно відносять кристалічні речовини з щільним упакуванням іонів (кварц, слюда, кам’яна сіль, корунд, рутил). До другої належать неорганічне скло, матеріали, що містять склоподібну фазу (порцеляна, мікалекс), та кристалічні діелектрики з нещільним упакуванням іонів у ґратках.

Четверту групу складають сегнетоелектрики, що характеризуються спонтанною, електронною, іонною та електронно-іонно-релаксаційною поляризаціями: сегнетова сіль, метатитанат барію та інші.

Наведена вище класифікація діелектриків дозволяє визначати їх основні електричні властивості.

2.4 Контрольні питання

1. Фізичний смисл діелектричної проникності.
2. Діелектрична проникність газів.
3. Діелектрична проникність рідких діелектриків
4. Діелектрична проникність твердих діелектриків.
5. Діелектрична проникність комбінованих діелектриків.
6. Залежність діелектричної проникності від температури і тиску.
7. Схема заміщення діелектриків.
8. Основні види поляризації діелектриків.

 

posibnyky.vntu.edu.ua

Діелектрична проникність газів

Діелектрична проникність.

Електропровідність рідин.

Електропровідність твердих діелектриків.

Тут основними носіями заряду є електрони. Іони "вморожені" і практично не мають можливості руху, b ~10-23 м2/(В·с). Утворення вільних носіїв заряду відбувається внаслідок впливу іонізаційних випромінювань і нагрівання. Рекомбінація носіїв заряду у твердих тілах не утруднена. Електропровідність твердих діелектриків визначається наявністю домішок.

Сучасні вистави про провідність діелектричних рідин полягають у наступному. Тут носіями заряду є іони, тому що електрони легко прилипають до нейтральних молекул рідини й не можуть існувати у вільному стані. Крім того, у рідині заряди можуть переноситися моліонами (групами молекул), частками й навіть пухирцями. Іонізація полегшена в порівнянні з газами. Рекомбінація носіїв заряду в рідині утруднена, оскільки заряди активно взаємодіють із більш щільним і рухливим середовищем.

Таким чином, у рідинах звичайно провідність більше, чим у газах і твердих тілах за рахунок полегшеної іонізації й утрудненої рекомбінації

З іншого боку, відсутність форми рідини, легкість очищення дають можливість зменшення електропровідності, що неможливо зробити із твердими діелектриками. У цей час існують кілька нових технологій очищення рідин, наприклад електродіаліз, завдяки яким деякі рідини очищали до провідності, не гірше кращих зразків твердих діелектриків.

Однієї з найважливіших характеристик діелектриків, що має найважливіше значення для техніки є його відносна діелектрична проникність ε .

Ця величина являє собою відношення заряду Q, отриманого на конденсаторі, що містить даний діелектрик, до заряду Q0, який можна було б одержати в конденсаторі, якби між електродами перебував вакуум:

ε = Q/Q0

Із цього визначення випливає, що діелектрична проникність не залежить від вибору системи одиниць і її числове значення завжди більше одиниці.

Значення діелектричної проникності речовини вказує на його здатність накопичувати електричні заряди в порівнянні з вакуумом. Чим вище діелектрична проникність, тем більшу ємність, більшу електричну енергію буде мати конденсатор при тих же розмірах. Здатність діелектриків накопичувати електричний заряд практично обумовлена таким фізичним процесом як поляризація.

Гази мають низьку щільність, більші міжмолекулярні відстані. Гази мають низьку здатність до поляризації, їх діелектрична проникність незначно перевершує одиницю. Наприклад для кисню ε = 1.00055. Залежність діелектричної проникності від тиску й температури визначається зміною числа молекул в одиниці об'єму газу. Тобто, з ростом тиску діелектрична проникність збільшується, а з ростом температури діелектрична проникність газу знижується. На значення діелектричної проникності повітря також виявляє певне значення його вологість. З ростом вологості діелектрична проникність повітря незначно збільшується.

studlib.info

Як знайти діелектричну проникність.

Щоб правильно розрахувати параметри конденсаторів у процесі їх розробки і виробництва, необхідно знати такий параметр як діелектрична проникність.

Інструкція

1

Діелектрична проникність? (Відносна) середовища - це фізична величина, яка характеризує властивості діелектричної (ізолюючої) середовища. Вона пов'язана з ефектом поляризації діелектриків під впливом електричного поля. Діелектрична проникність? показує, у скільки разів менше сила взаємодії електричних зарядів в якому-небудь середовищі, ніж у вакуумі.

2

Щоб визначити діелектричну проникність речовини? R, порівняйте ємність конденсатора, взятого як тестовий, із заданим діелектриком (Cx) і ємність цього ж конденсатора, але в вакуумі (Co):? R = Cx/Co

3

Діелектрична проникність більшості газів, в тому числі повітря, в звичайних умовах наближається до одиниці (через їх низької щільності). Велика частина твердих діелектриків відносна має діелектричну проникність, яка лежить в діапазоні від 2 до 8. В статичному полі діелектрична постійна води має досить високе значення - приблизно 80.

4

Речовини з молекулами, які володіють значним електричним диполем, мають і велике значення діелектричної проніцаемості.К наприклад, діелектрична проникність сегнетоелектриків обчислюється десятками і сотнями тисяч.

5

Діелектрична проникність є одним з найважливіших параметрів при створенні конденсаторів. Застосування матеріалів, які мають високу діелектричну проникністю, дозволяє значно знизити геометричні розміри конденсаторів.

6

Ємність електричних конденсаторів визначається за формулою: C =? R *? O * S/dГде:? R - діелектрична проникність ізолятора між обкладинками,? О - електрична стала, S - площа поверхні обкладок конденсатора, d - проміжок між обкладками.Диэлектрическая проникність приймається в розрахунок також при створенні друкованих плат.

Якщо провести простий досвід зі шкільної програми, то можна помітити, що ємність конденсатора залежна від форми, розміру і розташування провідників відносно один одного. А також ємність залежить від властивостей діелектрика, який заповнює простір між провідниками конденсатора.

Вам знадобиться

• - конденсатор;
• - ебонітова пластинка;
• - електрометр.

Інструкція

1

Візьміть плоский конденсатор. Зарядіть його і запишіть показання електрометра, який вимірює напругу на конденсаторі.

2

Всувайте тепер в конденсатор приготовлену ебонітову пластинку. Відразу буде видно зменшення між обкладинками конденсатора різниці потенціалів. Як тільки ви приберете пластинку з ебоніту, показання електрометра одразу візьмуть колишні значення. З цього випливає, що при заміні повітря на ебонітову пластинку між обкладинками конденсатора, ємність досвідченого конденсатора збільшилася.

3

Візьміть замість ебоніту інший діелектрик і виконайте те ж саме з ним - помістіть між пластинами конденсатора, запишіть показання електрометра. Видно, що отриманий результат схожий з результатом попереднього досвіду. Ось тільки зміна конденсаторної ємності буде трохи іншим. Так от, якщо С0 - конденсаторная ємність в момент, коли між обкладинками конденсатора вакуум, а С - ємність в момент, коли між пластинами конденсатора заповнене повністю простір будь-яким діелектриком, то С - ємність виявиться більше С0 - ємності в? разів більше. А? має залежність тільки від природних властивостей діелектрика.

4

Запишіть висновки з досвіду, а саме: досліджувана діелектрична проникність визначається за формулою? = С/С0.

Зверніть увагу

Щоб виготовити конденсатор, необхідні діелектрики тільки з хорошими властивостями ізоляції. Інакше, заряди просто будуть витікати через невідповідний діелектрик. Саме з цієї причини вода, наприклад, не підходить для виготовлення конденсатора, хоча у неї велика діелектрична проникність.

Корисна порада

Значення? для більшості газів приблизно до одиниці, це відноситься і до повітря. Пов'язано це з низькою щільністю газів. Діелектрична проникність у багатьох твердих діелектриків варіюється від 2 до 8.

tips-ua.com

---

• 
  Чем источник эдс отличается от источника тока
• 
  Класс напряжения что это
• 
  Формула емкости цилиндрического конденсатора
• 
  Передать показания гук жилфонд
• 
  Устройство ветряной электростанции
• 
  Тт защитные свойства
• 
  Первая помощь при ударе током на производстве
• 
  Когда возникает режим короткого замыкания в цепи
• 
  Конфигурация сетей
• 
  Температура плавления припоев
• 
  Индуктивные трансформаторы тока