Диелектрична проницаемост

от Уикипедия, свободната енциклопедия

Диелектричната проницаемост е физична величина, описваща как електричното поле влияе на диелектрична среда и как се променя самото то в резултат на това взаимодействие. Диелектричната проницаемост се определя от способността на материала да се поляризира в резултат от приложеното електрично поле, и във връзка с това частично да неутрализира полето в материала. Ето защо диелектричната проницаемост се отнася до свойството на материала да провежда (или да „позволява” наличието на) електричното поле, т. е. се отнася до т. нар. електрична възприемчивост.

Диелектричната проницаемост е свързана със множество други физични величини като електрически капацитет и скорост на светлината. Например в кондензатора използването на материал с по-голямата диелектрична проницаемост позволява даден електричен заряд да се натрупа при по-малко напрежение, респ. води до по-голям капацитет на кондензатора при еднакви други параметри.

Абсолютната диелектрична проницаемост ε е отношението на електричната индукция D към интензитета E на електричното поле в условията на вакуум и е една от фундаменталните константи във физиката,

$\varepsilon_0 = \frac{1}{c^2\mu_0} \approx$ 8,8541878176 × 10^-12 F/m (C²/J m),

където $c$ е скоростта на светлината, а $μ 0$ e магнитната проницаемост на вакуума. Всички константи са дефинирани в единици SI.

$\, \varepsilon_0$ фигурира също в константата на Кулон $\frac{1}{ 4 \pi \epsilon_0}$ (виж Електростатика).

Ако средата е хомогенна, т.е с еднакви свойства във всички посоки, диелектричната проницаемост е константа (наричана още диелектрична константа) и съвпада с:

Относителната диелектрична проницаемост $\varepsilon_r$ която се определя числено от отношението на капацитета на кондензатор с разглеждания диелектрик между плочите към капацитета на същия кондензатор с вакуум между плочите, т. е.

$\varepsilon_r$ = $\varepsilon$ / $\varepsilon_0$ .

В общия случай обаче диелектричната проницаемост е тензор от (ранг 2) свързан с интензитета на индуциращото електрично поле:

${\mathbf P}=\varepsilon_0\chi_e{\mathbf E}$

където $\, \varepsilon_0$ е диелектричната проницаемост на вакуума, P- плътност на поляризацията

Диелектричната проницаемост на средата е свързана с (ди)електричната възприемчивост $\chi_e\$ посредством:

$\chi_e\ = \varepsilon_r - 1$

В случай, че средата е вакуум:

$\chi_e\ = 0$

Електрическата индукция D е свързана с плътността на поляризация P чрез равенството:

$\mathbf{D} \ = \ \varepsilon_0\mathbf{E} + \mathbf{P} \ = \ \varepsilon_0 (1+\chi_e) \mathbf{E} \ = \ \varepsilon \mathbf{E}$

Относителна диелектрична проницаемост на някои вещества
при 18 °C и честота 50 Hz (в случай, че не е дадено)
Вещество	ε_r	Вещество	ε_r
Вакуум	1,0	Въздух	1,00059
Акрилнитрил-бутадиен-стирол (ABS) (30 °C)	4,3	Алуминиев оксид	7
Амониак (0 °C)	1,007	Бариев титанат	10³–10⁴
Бензол	2,28	Суха земя (почва)	3,9
Влажна земя (почва)	29	Стъкло	6–8
Глицерин	42,5	Гума	2,5–3
Суха дървесина	2–3,5	Калиев хлорид	4,94
Специална керамика	bis 10.000	Метанол	32,6
Петрол	2	Полиетилен (PE) (90 °C)	2,4
Полипропилен (PP) (90 °C)	2,1	Порцелан	2–6
Пропанол	18,3	Парафин	2,2
Хартия	1–4	Политетрафлуоретилен (PTFE oder auch Teflon)	2
Пертинакс (Епоксидна смола)	4,3–5,4	Полистирол-пяна (Стиропор ® BASF)	1,03
Танталпентоксид	27	Вода	80,1
Вода (f = 2,54 GHz)	77	Лед (−20 °C)	≈ 100
Лед (−20 °C, f > 100 kHz)	3,2	Алуминиев оксид	9,9
Слюда	5,4	Кварц	3,8
Тефлон	2,1	Силиций (чист)	11,8
Морска вода	72