Диелектрична проницаемост
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. Стандартната SI размерност за диелектрична проницаемост е фарад на метър (F/m или F·m−1).[1]
където е скоростта на светлината, а e магнитната проницаемост на вакуума. Всички константи са дефинирани в единици от SI. Размерността може да се изрази и с други мерни единици:
фигурира също в константата на Кулон (виж Електростатика).
Ако средата е хомогенна (еднородна) и изотропна (с еднакви свойства във всички посоки), диелектричната проницаемост е константа (наричана още диелектрична константа) и съвпада с:
- Относителната диелектрична проницаемост , 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.
- .
В общия случай обаче диелектричната проницаемост е тензор от (ранг 2) свързан с интензитета на индуциращото електрично поле:
където е диелектричната проницаемост на вакуума, P – плътност на поляризацията
Диелектричната проницаемост на средата е свързана с (ди) електричната възприемчивост посредством:
В случай че средата е вакуум:
Електричната индукция D е свързана с плътността на поляризация P чрез равенството:
Вещество | εr | Вещество | εr |
---|---|---|---|
Вакуум | 1,0 | Въздух | 1,00059 |
Вода | 80,1 | Вода (f = 2,54 GHz) | 77 |
Морска вода | 72 | Амоняк (0 °C) | 1,007 |
Лед (−20 °C) | ≈ 100 | Лед (−20 °C, f > 100 kHz) | 3,2 |
Суха земя (почва) | 3,9 | Влажна земя (почва) | 29 |
Суха дървесина | 2 – 3,5 | Хартия | 1,4 |
Гума | 2,4 | Специална керамика | 10 –20 |
Стъкло | 6 – 8 | Порцелан | 2 – 6 |
Полиетилен (PE) | 2,25 | Полиетилен (90 °C) | 2,4 |
Политетрафлуоретилен (PTFE или Тефлон) | 2 – 2,1 | Полипропилен (PP) (90 °C) | 2,1 |
Полистирол | 2,56 | Полистиролна пяна (Стиропор ® BASF) | 1,03 |
Гетинакс (FR-2), Епоксидно фибростъкло (FR-4) |
4,3 – 5,4 | Поливинилхлорид (PVC) | 3 – 4 |
Кварц | 3,8 | Слюда | 5,4 |
Силиций (чист) | 11,8 | Германий | 16,6 |
Двуалуминиев триокис | 3,09 – 3,14 | Алуминиев оксид (Глина) | 9 |
Електроизолационна хартия | 4,3 | Шеллак | 3 – 4 |
Парафин | 2,2 | Калиев хлорид | 4,94 |
Петрол | 2 | Бензол | 2,28 |
Метанол | 32,6 | Пропанол | 18,3 |
Танталпентоксид | 27 | Глицерин | 42,5 |
Акрилонитрил-бутадиен-стирен (ABS) (30 °C) | 4,3 | Бариев титанат | 103–104 |
Източници
редактиране- ↑ The International System of Units (SI) (PDF) (8th ed.), ISBN 92-822-2213-6, стр. 119.
- ↑ Tabellierte, umfassende Übersichten frequenz- und temperaturabhängiger, komplexer relativer Permittivitäten vieler Materialien
finden sich in
- A. C. Metaxas, R. J. Meredith: Industrial Microwave Heating. IEE Power Engineering Series Peter Peregrinus, London 1983, ISBN 0-906048-89-3.
- Dielectric Materials and Applications. Technology Press, Boston MA u. a. 1954 (2nd edition. Artech House, Boston MA u. a. 1995, ISBN 0-89006-805-4).