Какво е диелектрична константа

Всяко вещество или тяло, което ни заобикаля, има определени електрически свойства. Това се дължи на молекулярната и атомната структура: наличието на заредени частици във взаимно свързано или свободно състояние.

Когато върху веществото не действа външно електрическо поле, тези частици се разпределят по такъв начин, че се балансират помежду си и не създават допълнително електрическо поле в целия общ обем. В случай на външно приложение на електрическа енергия вътре в молекулите и атомите, се получава преразпределение на зарядите, което води до създаване на собствено вътрешно електрическо поле, насочено срещу външното.

Ако векторът на приложеното външно поле е означен като «E0», а вътрешният — «E ‘», тогава общото поле «E» ще бъде сумата от енергията на тези две величини.

В електричеството е обичайно да се разделят веществата на:

• проводници;

• диелектрици.

Тази класификация съществува от дълго време, въпреки че е доста произволна, тъй като много тела имат различни или комбинирани свойства.

Диригенти

Носителите, които имат безплатни такси, се използват като проводници. Най -често металите действат като проводници, тъй като в тяхната структура винаги присъстват свободни електрони, които са в състояние да се движат в целия обем на веществото и в същото време са участници в топлинни процеси.

Когато проводник е изолиран от действието на външни електрически полета, тогава в него се създава баланс на положителни и отрицателни заряди от йонни решетки и свободни електрони. Това равновесие веднага се разрушава, когато проводник в електрическо поле — поради енергията на която започва преразпределението на заредените частици и на външната повърхност се появяват небалансирани заряди с положителни и отрицателни стойности.

Това явление обикновено се нарича електростатична индукция… Зареждащите се от него заряди на повърхността на металите се наричат индукционни такси.

Индукционните заряди, образувани в проводника, образуват собствено поле E ‘, което компенсира ефекта на външния E0 вътре в проводника. Следователно стойността на общото, общо електростатично поле е компенсирана и равна на 0. В този случай потенциалите на всички точки както вътре, така и отвън са еднакви.

Полученото заключение показва, че вътре в проводника, дори при свързано външно поле, няма потенциална разлика и няма електростатични полета. Този факт се използва при екранирането — прилагането на метод за електростатична защита на хора и електрическо оборудване, чувствително към индуцирани полета, особено на прецизни измервателни уреди и микропроцесорна технология.

Екранираните дрехи и обувки, изработени от тъкани с проводими нишки, включително шапки, се използват в електроенергията за защита на персонала, работещ в условия на повишено напрежение, създадено от оборудване с високо напрежение.

Диелектрици

Това е името на веществата, които имат изолационни свойства. Те съдържат само взаимно свързани такси, а не безплатни. Всички те имат положителни и отрицателни частици, свързани в неутрален атом, лишени от свобода на движение. Те са разпределени вътре в диелектрика и не се движат под действието на приложеното външно поле E0.

Енергията му обаче все още причинява известни промени в структурата на веществото — вътре в атомите и молекулите съотношението на положителните и отрицателните частици се променя, а на повърхността на веществото се появяват прекомерни, небалансирани свързани заряди, образуващи вътрешно електрическо поле E ‘. Тя е насочена срещу напрежението, приложено отвън.

Това явление се нарича диелектрична поляризация… Характеризира се с факта, че вътре в веществото се проявява електрическо поле E, образувано от действието на външната енергия E0, но отслабено от противопоставянето на вътрешната E ‘.

Видове поляризация

Той е от два вида вътре в диелектриците:

1. ориентация;

2. електронен.

Първият тип има допълнителното име на диполна поляризация. Той е присъщ на диелектрици с изместени центрове при отрицателни и положителни заряди, които образуват молекули от микроскопични диполи — неутрален набор от два заряда. Това е характерно за вода, азотен диоксид, сероводород.

Без действието на външно електрическо поле, молекулните диполи на такива вещества са ориентирани по хаотичен начин под въздействието на процесите на работната температура. В същото време няма електрически заряд във всяка точка на вътрешния обем и на външната повърхност на диелектрика.

Тази картина се променя под въздействието на енергията, приложена отвън, когато диполите леко променят ориентацията си и областите на некомпенсирани макроскопични свързани заряди се появяват на повърхността, образувайки поле E ‘с посока, противоположна на приложената E0.

При такава поляризация температурата оказва голямо влияние върху процесите, причинявайки топлинно движение и създавайки дезориентиращи фактори.

Електронна поляризация, еластичен механизъм

Той се проявява в неполярни диелектрици — материали от различен тип с молекули, лишени от диполен момент, които под въздействието на външно поле се деформират така, че положителните заряди са ориентирани по посока на вектора E0, а отрицателните зарядите са ориентирани в обратна посока.

В резултат на това всяка от молекулите действа като електрически дипол, ориентиран по оста на приложеното поле. По този начин те създават на външната повърхност своето поле E ‘с обратна посока.

В такива вещества деформацията на молекулите и следователно поляризацията от действието на поле отвън не зависи от тяхното движение под въздействието на температурата. Метан CH4 може да бъде цитиран като пример за неполярен диелектрик.

Числената стойност на вътрешното поле на двата типа диелектрици по величина първо се променя право пропорционално на увеличаването на външното поле, а след това, при достигане на насищане, се появяват нелинейни ефекти. Те възникват, когато всички молекулни диполи са подредени по силовите линии на полярните диелектрици или са настъпили промени в структурата на неполярната материя, поради силната деформация на атомите и молекулите от голяма енергия, приложена отвън.

На практика такива случаи са редки — обикновено повреда или повреда на изолацията настъпват по -рано.

Диелектричната константа

Сред изолационните материали важна роля играят електрическите характеристики и такива показатели като диелектричната константа… Тя може да бъде измерена чрез две различни характеристики:

1. абсолютна стойност;

2. относителна стойност.

Терминът абсолютна диелектрична константа вещества εa се използват при позоваване на математическата нотация на закона на Кулон. Той, под формата на коефициент εа, свързва векторите на индукция D и интензитет Е.

Нека припомним, че френският физик Шарл дьо Кулон, използвайки собствения си усукващ баланс, изследва законите на електрическите и магнитните сили между малки заредени тела.

Определянето на относителната проницаемост на среда се използва за характеризиране на изолационните свойства на дадено вещество. Той оценява съотношението на силата на взаимодействие между два точкови заряда при две различни условия: във вакуум и в работна среда. В този случай вакуумните индекси се приемат като 1 (εv = 1), докато за реални вещества те винаги са по -високи, εr> 1.

Численият израз εr се показва като безразмерна величина, обяснена с ефекта на поляризацията в диелектриците и се използва за оценка на техните характеристики.

Стойности на диелектрична константа на отделни среди (при стайна температура)

Вещество ε Вещество ε Солта на Сегнет 6000 Диамант 5,7 Рутил (по оптичната ос) 170 Вода 81 Полиетилен 2,3 Етанол 26,8 Силиций 12,0 Мика 6 Стъклена чаша 5-16 Въглероден двуокис 1,00099 NaCl 5,26 Водна пара 1,0126 Бензол 2,322 Въздух (760 mmHg) 1,00057