Диелектрична проницаемост

от Уикипедия, свободната енциклопедия
Направо към: навигация, търсене

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 с 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/Jm),

където c е скоростта на светлината, а \mu_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


Електричната 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 εr Вещество εr
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


Виж също[редактиране | edit source]

Външни препратки[редактиране | edit source]