DIELEKTRINĖ KONSTANTA

Terpės dielektrinė konstantaε c – dydis, apibūdinantis terpės įtaką elektrinių laukų sąveikos jėgoms. Įvairios aplinkos turėti skirtingos reikšmėsε c .

Absoliutus dielektrinė konstanta vakuumas vadinamas elektrine konstanta ε 0 =8,85 10 -12 f/m.

Terpės absoliučios dielektrinės konstantos ir elektrinės konstantos santykis vadinamas santykine dielektrine konstanta

tie. santykinė dielektrinė konstanta ε yra reikšmė, rodanti, kiek kartų absoliuti terpės dielektrinė konstanta yra didesnė už elektrinę konstantą. Dydis ε neturi dimensijos.

1 lentelė

Santykinė dielektrinė konstanta izoliacinės medžiagos

Kaip matyti iš lentelės, daugumai dielektrikų ε = 1-10 ir mažai priklauso nuo elektros sąlygos ir aplinkos temperatūra .

Yra dielektrikų grupė, vadinama feroelektrikai, kuriame ε gali pasiekti vertes iki 10 000 ir ε labai priklauso nuo išorinio lauko ir temperatūros. Ferroelektrikai yra bario titanatas, švino titanatas, Rošelio druska ir kt.

Kontroliniai klausimai

1. Kokia aliuminio ir vario atomo sandara?

2. Kokiais vienetais matuojami atomų ir jų dalelių dydžiai?

3. Kokį elektros krūvį turi elektronai?

4. Kodėl įprastos medžiagos yra elektra neutralios?

5. Kas vadinama elektriniu lauku ir kaip jis sutartinai vaizduojamas?

6. Nuo ko priklauso elektros krūvių sąveikos jėga?

7. Kodėl vienos medžiagos yra laidininkai, o kitos – izoliatoriai?

8. Kokios medžiagos priskiriamos laidininkams, o kurios – izoliatoriams?

9. Kaip įkrauti savo kūną teigiama elektra?

10. Kas vadinama santykine dielektrine konstanta?

Santykinė dielektrinė konstanta aplinka ε – bedimens fizinis kiekis, apibūdinančios izoliacinės (dielektrinės) terpės savybes. Jis siejamas su dielektrikų poliarizacijos poveikiu veikiant elektriniam laukui (ir su terpės dielektrinio jautrumo verte, apibūdinančia šį poveikį). Reikšmė ε rodo, kiek kartų sąveikos jėga tarp dviejų elektros krūvių terpėje yra mažesnė nei vakuume. Santykinė oro ir daugumos kitų dujų dielektrinė konstanta normaliomis sąlygomis artimi vienybei (dėl mažo jų tankio). Daugumos kietųjų arba skystųjų dielektrikų santykinis laidumas svyruoja nuo 2 iki 8 (statiniam laukui). Vandens dielektrinė konstanta statiniame lauke yra gana didelė - apie 80. Jos reikšmės yra didelės medžiagoms, kurių molekulės turi didelį elektrinį dipolį. Feroelektrikų santykinė dielektrinė konstanta yra dešimtys ir šimtai tūkstančių.

Praktinis naudojimas

Dielektrikų dielektrinė konstanta yra vienas iš pagrindinių parametrų projektuojant elektrinius kondensatorius. Naudojant medžiagas su didele dielektrine konstanta galima žymiai sumažinti fizinius kondensatorių matmenis.

Projektuojant spausdintines plokštes atsižvelgiama į dielektrinės konstantos parametrą. Medžiagos tarp sluoksnių dielektrinės konstantos vertė kartu su jos storiu turi įtakos galios sluoksnių natūralios statinės talpos vertei, taip pat reikšmingai įtakoja būdingą plokštės laidininkų varžą.

Priklausomybė nuo dažnio

Reikėtų pažymėti, kad dielektrinė konstanta labai priklauso nuo dažnio elektromagnetinis laukas. Į tai visada reikia atsižvelgti, nes nuorodų lentelėse paprastai pateikiami statinio lauko arba žemų dažnių duomenys iki kelių kHz vienetų, nenurodant. Šis faktas. Tuo pačiu metu yra optinių metodų santykinei dielektrinei konstantai gauti, remiantis lūžio rodikliu, naudojant elipsometrus ir refraktometrus. Optiniu metodu gauta reikšmė (dažnis 10-14 Hz) labai skirsis nuo lentelėse pateiktų duomenų.

Apsvarstykite, pavyzdžiui, vandens atvejį. Statinio lauko (dažnio nulis) atveju santykinė dielektrinė konstanta normaliomis sąlygomis yra maždaug 80. Taip yra iki infraraudonųjų spindulių dažnių. Nuo maždaug 2 GHz ε r pradeda kristi. Optiniame diapazone ε r yra maždaug 1,8. Tai visiškai atitinka faktą, kad optiniame diapazone vandens lūžio rodiklis yra 1,33. Siaurame dažnių diapazone, vadinamame optiniu, dielektrinė sugertis nukrenta iki nulio, o tai iš tikrųjų suteikia žmogui regėjimo mechanizmą vandens garų prisotintoje žemės atmosferoje. Toliau didėjant dažniui, terpės savybės vėl keičiasi.

Kai kurių medžiagų dielektrinės konstantos vertės

Dielektriniś cheminis įsiskverbimaś talpa terpė – fizikinis dydis, apibūdinantis izoliacinės (dielektrinės) terpės savybes ir parodantis elektrinės indukcijos priklausomybę nuo elektrinio lauko stiprio.

Jį lemia dielektrikų poliarizacijos, veikiant elektriniam laukui, poveikis (ir šį poveikį apibūdinančios terpės dielektrinio jautrumo vertė).

Yra santykinės ir absoliučios dielektrinės konstantos.

Santykinė dielektrinė konstanta ε yra bematė ir parodo, kiek kartų sąveikos jėga tarp dviejų elektros krūvių terpėje yra mažesnė nei vakuume. Ši oro ir daugumos kitų dujų vertė normaliomis sąlygomis yra artima vienetui (dėl mažo jų tankio). Daugumos kietųjų arba skystųjų dielektrikų santykinis laidumas svyruoja nuo 2 iki 8 (statiniam laukui). Vandens dielektrinė konstanta statiniame lauke yra gana didelė - apie 80. Jos reikšmės yra didelės medžiagoms, kurių molekulės turi didelį elektrinį dipolio momentą. Feroelektrikų santykinė dielektrinė konstanta yra dešimtys ir šimtai tūkstančių.

Absoliuti dielektrinė konstanta užsienio literatūroje žymima raide ε, vietinėje literatūroje vyrauja kombinacija, kur yra elektrinė konstanta. Absoliuti dielektrinė konstanta naudojama tik Tarptautinėje vienetų sistemoje (SI), kurioje indukcija ir elektrinio lauko stiprumas matuojami skirtingais vienetais. SGS sistemoje nereikia įvesti absoliučios dielektrinės konstantos. Absoliučios dielektrinės konstantos (kaip ir elektros konstantos) matmuo L −3 M −1 T 4 I². Tarptautinėje vienetų sistemoje (SI) vienetai: =F/m.

Reikia pažymėti, kad dielektrinė konstanta labai priklauso nuo elektromagnetinio lauko dažnio. Į tai visada reikia atsižvelgti, nes nuorodų lentelėse paprastai pateikiami duomenys apie statinį lauką arba žemus dažnius iki kelių kHz vienetų, šio fakto nenurodant. Tuo pačiu metu yra optinių metodų santykinei dielektrinei konstantai gauti, remiantis lūžio rodikliu, naudojant elipsometrus ir refraktometrus. Optiniu metodu gauta reikšmė (dažnis 10-14 Hz) labai skirsis nuo lentelėse pateiktų duomenų.

Apsvarstykite, pavyzdžiui, vandens atvejį. Statinio lauko (dažnio nulis) atveju santykinė dielektrinė konstanta normaliomis sąlygomis yra maždaug 80. Taip yra iki infraraudonųjų spindulių dažnių. Nuo maždaug 2 GHz ε r pradeda kristi. Optiniame diapazone ε r yra maždaug 1,8. Tai visiškai atitinka faktą, kad optiniame diapazone vandens lūžio rodiklis yra 1,33. Siaurame dažnių diapazone, vadinamame optiniu, dielektrinė absorbcija nukrenta iki nulio, o tai iš tikrųjų suteikia žmogui regėjimo mechanizmą. šaltinis nenurodytas 1252 dienos] vandens garų prisotintoje žemės atmosferoje. Toliau didėjant dažniui, terpės savybės vėl keičiasi. Apie santykinės vandens dielektrinės konstantos elgseną dažnių diapazone nuo 0 iki 10 12 (infraraudonųjų spindulių sritis) galite perskaityti (anglų k.)

Dielektrikų dielektrinė konstanta yra vienas iš pagrindinių parametrų kuriant elektrinius kondensatorius. Naudojant medžiagas su didele dielektrine konstanta galima žymiai sumažinti fizinius kondensatorių matmenis.

Kondensatorių talpa nustatoma:

Kur ε r- medžiagos dielektrinė konstanta tarp plokščių, ε O- elektros konstanta, S- kondensatoriaus plokščių plotas, d- atstumas tarp plokščių.

Kuriant spausdintines plokštes, atsižvelgiama į dielektrinės konstantos parametrą. Medžiagos tarp sluoksnių dielektrinės konstantos vertė kartu su jos storiu turi įtakos galios sluoksnių natūralios statinės talpos vertei, taip pat reikšmingai įtakoja būdingą plokštės laidininkų varžą.

ATSPARUMAS elektrinis, fizikinis dydis lygus elektrinei varžai ( cm. ELEKTROS ATSPARUMAS) Vienetinio ilgio (l = 1 m) ir vienetinio skerspjūvio ploto (S = 1 m 2) cilindrinio laidininko R.. r = R S/l. Si, varžos vienetas yra omas. m varža taip pat gali būti išreikšta omais. cm.Savis yra medžiagos, kuria teka srovė, charakteristika ir priklauso nuo medžiagos, iš kurios ji pagaminta. Atsparumas lygus r = 1 omas. m reiškia, kad cilindrinis laidininkas, pagamintas iš šios medžiagos, ilgis l = 1 m, o skerspjūvio plotas S = 1 m 2 turi varžą R = 1 omas. m metalų savitosios varžos vertė ( cm. METALAI), kurie yra geri laidininkai ( cm. DIRIGENTAI), gali turėti 10–8–10–6 omų reikšmes. m (pavyzdžiui, varis, sidabras, geležis ir kt.). Kai kurių kietųjų dielektrikų savitoji varža ( cm. DIELEKTIKA) gali pasiekti 10 16 -10 18 omų vertę (pavyzdžiui, kvarcinis stiklas, polietilenas, elektroporcelianas ir kt.). Daugelio medžiagų (ypač puslaidininkinių) varžos vertė cm. PUSLAIDININĖS MEDŽIAGOS)) labai priklauso nuo jų išgryninimo laipsnio, legiruojančių priedų buvimo, terminio ir mechaninio apdorojimo ir kt. Reikšmė s, varžos grįžtamoji vertė, vadinama savituoju laidumu: s = 1/r Savitasis laidumas matuojamas siemenais ( cm. SIEMENS (laidumo vienetas)) vienam metrui S/m. Elektrinė varža (laidumas) yra izotropinės medžiagos skaliarinis dydis; o tenzoras – anizotropinei medžiagai. Anizotropiniuose pavieniuose kristaluose elektros laidumo anizotropija yra atvirkštinės efektyvios masės anizotropijos pasekmė ( cm. VEIKSMINGA MASĖ) elektronai ir skylės.

1-6. IZOLIACIJOS ELEKTROS LAIDUMAS

Įjungus kabelio ar laido izoliaciją prie pastovios įtampos U, per ją praeina srovė i, kuri kinta laikui bėgant (1-3 pav.). Ši srovė turi pastovius komponentus – laidumo srovę (i ∞) ir sugerties srovę, kur γ – laidumas, atitinkantis sugerties srovę; T yra laikas, per kurį srovė i abs sumažėja iki 1/e pradinės vertės. Be galo ilgą laiką i abs →0 ir i = i ∞. Dielektrikų elektrinis laidumas paaiškinamas tuo, kad juose yra tam tikras kiekis laisvų įkrautų dalelių: jonų ir elektronų.

Daugumos elektros izoliacinių medžiagų būdingiausias bruožas yra joninis elektros laidumas, kuris įmanomas dėl izoliacijoje neišvengiamai esančių teršalų (drėgmės, druskų, šarmų ir kt.). Dielektrike, turinčiame joninį laidumą, griežtai laikomasi Faradėjaus dėsnio – proporcingumo tarp elektros energijos, praeinančios per izoliaciją, ir elektrolizės metu išsiskiriančios medžiagos kiekio.

Kylant temperatūrai elektros izoliacinių medžiagų savitoji varža mažėja ir apibūdinama formule

čia_ρ o, A ir B yra tam tikros medžiagos konstantos; T – temperatūra, °K.

Didesnė izoliacijos atsparumo priklausomybė nuo drėgmės atsiranda naudojant higroskopines izoliacines medžiagas, daugiausia pluoštines (popierius, medvilnės verpalai ir kt.). Todėl pluoštinės medžiagos yra džiovinamos ir impregnuojamos, taip pat apsaugotos drėgmei atspariais apvalkalais.

Izoliacijos varža gali mažėti didėjant įtampai, nes izoliacinėse medžiagose susidaro erdvės krūviai. Šiuo atveju sukurtas papildomas elektroninis laidumas lemia elektros laidumo padidėjimą. Yra laidumo priklausomybė nuo įtampos labai stiprūs laukai(Ya. I. Frenkelio įstatymas):

kur γ o - laidumas silpnuose laukuose; a yra pastovus. Visoms elektros izoliacinėms medžiagoms būdingos tam tikros izoliacijos laidumo reikšmės G. Idealiu atveju izoliacinių medžiagų laidumas lygus nuliui. Tikroms izoliacinėms medžiagoms laidumas kabelio ilgio vienetui nustatomas pagal formulę

Kabeliuose, kurių izoliacijos varža didesnė nei 3-10 11 omų, ir ryšių kabeliuose, kuriuose dielektrinės poliarizacijos nuostoliai yra žymiai didesni už šilumos nuostolius, laidumas nustatomas pagal formulę

Izoliacijos laidumas ryšių technologijose yra elektros linijos parametras, apibūdinantis energijos nuostolius izoliuojant kabelių gyslas. Laidumo vertės priklausomybė nuo dažnio parodyta fig. 1-1. Laidumo – izoliacijos varžos – atvirkštinis koeficientas yra taikomos izoliacijos įtampos santykis nuolatinė srovė(voltais), kuris yra nesandarus (amperais), t.y.

čia R V – tūrinė izoliacijos varža, kuri skaitiniu būdu nustato kliūtį, susidariusią srovei pratekėjus per izoliacijos storį; R S - paviršiaus varža, kuri lemia kliūtį srovei praeiti išilgai izoliacijos paviršiaus.

Praktinis naudojamų izoliacinių medžiagų kokybės įvertinimas yra savitoji tūrinė varža ρ V, išreikšta omų centimetrais (oma*cm). Skaitmeniškai ρ V yra lygus kubo, kurio briauna yra 1 cm iš tam tikros medžiagos, varžai (omais), jei srovė teka per du priešingus kubo paviršius. Savitoji paviršiaus varža ρ S yra skaitine prasme lygi kvadrato paviršiaus varžai (omais), jei srovė tiekiama į elektrodus, ribojančius dvi priešingas šio kvadrato puses.

Viengyslio kabelio ar laido izoliacijos varža nustatoma pagal formulę

Dielektrikų drėgmės savybės

Atsparumas drėgmei – tai yra izoliacijos patikimumas, kai ji yra vandens garų atmosferoje, artimoje prisotinimui. Atsparumas drėgmei vertinamas pagal elektrinių, mechaninių ir kitų fizikinių savybių pokyčius, medžiagai atsidūrus atmosferoje, kurioje yra didelė ir didelė drėgmė; dėl drėgmės ir vandens pralaidumo; dėl drėgmės ir vandens absorbcijos.

Drėgmės pralaidumas - medžiagos savybė perduoti drėgmės garus, esant santykiniam oro drėgnumo skirtumui abiejose medžiagos pusėse.

Drėgmės sugėrimas - medžiagos gebėjimas absorbuoti vandenį, kai ji ilgą laiką veikia drėgnoje atmosferoje, artimoje soties būsenai.

vandens absorbcija - medžiagos gebėjimas sugerti vandenį ilgą laiką panardinus į vandenį.

Atsparumas tropikams ir tropalizacijaįranga – elektros įrenginių apsauga nuo drėgmės, pelėsio, graužikų.

Dielektrikų šiluminės savybės

Dielektrikų šiluminėms savybėms apibūdinti naudojami šie dydžiai.

Karščiui atsparus– elektros izoliacinių medžiagų ir gaminių gebėjimas atlaikyti aukštą temperatūrą ir staigius temperatūros pokyčius jiems nepažeidžiant. Nustatoma pagal temperatūrą, kuriai esant pastebimas reikšmingas mechaninių ir elektrinių savybių pokytis, pavyzdžiui, organiniuose dielektrikuose prasideda tempimo ar lenkimo deformacija veikiant apkrovai.

Šilumos laidumas– šilumos perdavimo medžiagoje procesas. Jam būdingas eksperimentiškai nustatytas šilumos laidumo koeficientas λ t. λ t – šilumos kiekis, per vieną sekundę perduodamas per 1 m storio ir 1 m 2 paviršiaus ploto medžiagos sluoksnį, esant temperatūrų skirtumui tarp paviršių. 1 °K sluoksnis. Dielektrikų šilumos laidumo koeficientas kinta plačiame diapazone. Dujos, porėti dielektrikai ir skysčiai turi mažiausias λ t vertes (orui λ t = 0,025 W/(m K), vandeniui λ t = 0,58 W/(m K)), kristaliniai dielektrikai turi dideles vertes. (kristaliniam kvarcui λ t = 12,5 W/(m K)). Dielektrikų šilumos laidumo koeficientas priklauso nuo jų sandaros (lydytam kvarcui λ t = 1,25 W/(m K)) ir temperatūros.

Šiluminis plėtimasis dielektrikai vertinami pagal tiesinio plėtimosi temperatūros koeficientą: . Medžiagos, turinčios mažą šiluminį plėtimąsi, paprastai turi didesnį atsparumą karščiui ir atvirkščiai. Organinių dielektrikų šiluminis plėtimasis ženkliai (dešimtis ir šimtus kartų) viršija neorganinių dielektrikų plėtimąsi. Todėl dalių, pagamintų iš neorganinių dielektrikų, matmenų stabilumas temperatūros svyravimų metu yra žymiai didesnis lyginant su organinėmis.

1. Sugerties srovės

Absorbcijos srovės yra įvairių tipų lėtos poliarizacijos poslinkio srovės. Sugerties srovės esant pastoviai įtampai teka dielektrike iki pusiausvyros būsenos, keičiančios kryptį įjungiant ir išjungiant įtampą. Esant kintamajai įtampai, per visą dielektriko buvimo elektriniame lauke laiką teka absorbcinės srovės.

Apskritai elektros j dielektrikoje yra pratekančios srovės suma j sk ir sugerties srovė j ab

j = j sk + j ab.

Sugerties srovę galima nustatyti per poslinkio srovę j cm - elektrinės indukcijos vektoriaus kitimo greitis D

Praeinančią srovę lemia perkėlimas (judėjimas) į vidų elektrinis laukasįvairių krūvininkų.

2. Elektroninė elektros laidumui būdingas elektronų judėjimas veikiant laukui. Be metalų, jo yra anglijoje, metalų oksiduose, sulfiduose ir kitose medžiagose, taip pat daugelyje puslaidininkių.

3. Joninės – sukeltas jonų judėjimo. Jis stebimas elektrolitų – druskų, rūgščių, šarmų tirpaluose ir lydaluose, taip pat daugelyje dielektrikų. Jis skirstomas į vidinį ir priemaišinį laidumą. Vidinis laidumas atsiranda dėl disociacijos metu gautų jonų judėjimo molekulių. Jonų judėjimą elektriniame lauke lydi elektrolizė – medžiagos perkėlimas tarp elektrodų ir jos išsiskyrimas ant elektrodų. Poliniai skysčiai yra labiau disocijuoti ir turi didesnį elektros laidumą nei nepoliniai skysčiai.

Nepoliniuose ir silpnai poliniuose skystuose dielektrikuose (mineralinėse alyvose, silikoniniuose skysčiuose) elektrinį laidumą lemia priemaišos.

4. Moliono elektrinis laidumas – sukeltas įkrautų dalelių judėjimo vadinamas molions. Jis stebimas koloidinėse sistemose, emulsijose , suspensijos . Molionų judėjimas veikiant elektriniam laukui vadinamas elektroforezė. Elektroforezės metu, skirtingai nei elektrolizės metu, nesusidaro naujų medžiagų, kinta santykinė dispersinės fazės koncentracija skirtinguose skysčio sluoksniuose. Elektroforetinis laidumas stebimas, pavyzdžiui, alyvose, kuriose yra emulsinto vandens.

• elektrinio lauko stiprumo vakuume nustatymas;
• įtrauktas į kai kurių elektromagnetizmo dėsnių, įskaitant Kulono dėsnį, išraiškas, kai parašytas tarptautinę vienetų sistemą atitinkančia forma.

Dielektrinė konstanta suteikia ryšį tarp santykinės ir absoliučios dielektrinės konstantos. Jis taip pat įtrauktas į Kulono dėsnio žymėjimą:

taip pat žr

Pastabos

Literatūra

Nuorodos

Wikimedia fondas. 2010 m.

Pažiūrėkite, kas yra „dielektrinė konstanta“ kituose žodynuose:

dielektrinė konstanta- dielektrinė konstanta - [Ya.N.Luginsky, M.S.Fezi Zhilinskaya, Yu.S.Kabirov. Anglų-rusų elektros inžinerijos ir energetikos žodynas, Maskva, 1999] Elektrotechnikos temos, pagrindinės sąvokos Sinonimai dielektrinė konstanta... ...

- (žymėjimas e0), fizikinis dydis, rodantis jėgos, veikiančios tarp elektros krūvių vakuume, santykį su šių krūvių dydžiu ir atstumu tarp jų. Iš pradžių šis indikatorius vadinosi DIELEKTRIS... ... Mokslinis ir techninis enciklopedinis žodynas

dielektrinė konstanta- absoliuti dielektrinė konstanta (izotropinei medžiagai); industrija dielektrinė konstanta Skaliarinis dydis, apibūdinantis elektrines savybes dielektrikas ir lygus jame esančio elektrinio poslinkio ir įtampos santykiui... ...

dielektrinė konstanta- dielektrinė skvarba statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. dielektrinė konstanta; leistinumas vok. dielektrische Leitfähigkeit, f; Dielektrizitätskonstante, f; Permittivität, f rus. dielektrinė konstanta, f; dielektrinė konstanta ... Fizikos terminų žodynas

Pasenęs dielektrinės konstantos pavadinimas (žr. Dielektrinė konstanta) ... Didžioji sovietinė enciklopedija

Kai kurių skysčių dielektrinė konstanta ε (esant 20 °C)- Tirpiklis ε Acetonas 21,5 Benzenas 2,23 Vanduo 81,0 ... Chemijos žinynas

pradinė dielektrinė konstanta- - [Ja.N.Luginskis, M.S.Fezi Žilinskaja, Ju.S.Kabirovas. Anglų-rusų elektros inžinerijos ir energetikos žodynas, Maskva, 1999] Elektros inžinerijos temos, pagrindinės sąvokos EN pradinė dielektrinė konstanta ... Techninis vertėjo vadovas

santykinė dielektrinė konstanta- - [Ja.N.Luginskis, M.S.Fezi Žilinskaja, Ju.S.Kabirovas. Anglų-rusų elektros inžinerijos ir energetikos žodynas, Maskva, 1999] Elektros inžinerijos temos, pagrindinės sąvokos EN santykinis pralaidumas santykinė dielektrinė konstanta ... Techninis vertėjo vadovas

specifinė dielektrinė konstanta- - [Ja.N.Luginskis, M.S.Fezi Žilinskaja, Ju.S.Kabirovas. Anglų-rusų elektros inžinerijos ir energetikos žodynas, Maskva, 1999] Elektros inžinerijos temos, pagrindinės sąvokos EN simultaneous interchange capabilitySIC ... Techninis vertėjo vadovas

dielektrinė konstanta- absoliuti dielektrinė konstanta; industrija dielektrinė konstanta Skaliarinis dydis, apibūdinantis dielektriko elektrines savybes, lygus elektrinio poslinkio dydžio ir elektrinio lauko stiprio dydžio santykiui... Politechnikos terminų aiškinamasis žodynas

DIELEKTRINIS TĘSTYMAS, reikšmė ε, apibūdinanti dielektrikų poliarizaciją veikiant stiprio elektriniam laukui E. Dielektrinė konstanta įtraukta į Kulono dėsnį kaip dydis, parodantis, kiek kartų sąveikos jėga tarp dviejų laisvųjų krūvių dielektrike yra mažesnė už vakuume. Sąveikos susilpnėjimas atsiranda dėl to, kad laisvieji krūviai tikrinami surištais, susidariusiais dėl terpės poliarizacijos. Surištieji krūviai atsiranda dėl mikroskopinio erdvinio krūvių (elektronų, jonų) persiskirstymo apskritai elektriškai neutralioje aplinkoje.

Ryšys tarp poliarizacijos vektorių P, elektrinio lauko stiprio E ir elektrinės indukcijos D izotropinėje terpėje SI sistemoje yra toks:

čia ε 0 yra elektrinė konstanta. Dielektrinės konstantos ε reikšmė priklauso nuo struktūros ir cheminė sudėtis medžiagos, taip pat slėgis, temperatūra ir kitos išorinės sąlygos (lentelė).

Dujoms jo reikšmė artima 1, skysčiams ir kietosios medžiagos svyruoja nuo kelių vienetų iki kelių dešimčių; feroelektriniams jis gali siekti 10 4 . Šis ε reikšmių išsibarstymas atsiranda dėl skirtingų poliarizacijos mechanizmų, atsirandančių skirtinguose dielektrikuose.

Klasikinė mikroskopinė teorija suteikia apytikslę nepolinių dielektrikų dielektrinės konstantos išraišką:

kur n i – i-to tipo atomų, jonų ar molekulių koncentracija, α i – jų poliarizuotumas, β i – vadinamasis vidinio lauko faktorius, dėl kristalo ar medžiagos struktūrinių ypatybių. Daugumai dielektrikų, kurių dielektrinė konstanta yra 2-8 intervale, β = 1/3. Paprastai dielektrinė konstanta praktiškai nepriklauso nuo veikiančio elektrinio lauko dydžio iki dielektriko elektrinio gedimo. Aukštos vertybės Kai kurių metalų oksidų ir kitų junginių ε atsiranda dėl jų struktūros ypatumų, leidžiančių, veikiant E laukui, kolektyviai išstumti teigiamų ir neigiamų jonų subgardelius priešingomis kryptimis ir susidaryti reikšmingiems surištiesiems krūviams. kristalų riba.

Dielektriko poliarizacijos procesas veikiant elektriniam laukui vystosi ne akimirksniu, o per tam tikrą laikotarpį τ (atsipalaidavimo laikas). Jei laukas E kinta laiku t pagal harmoninį dėsnį, kurio dažnis ω, tai dielektriko poliarizacija nespėja jos sekti ir tarp virpesių P ir E atsiranda fazių skirtumas δ. Aprašant P ir E virpesius kompleksinių amplitudių metodu, dielektrinė konstanta vaizduojama kaip kompleksinis dydis:

ε = ε’ + iε",

be to, ε' ir ε" priklauso nuo ω ir τ, o santykis ε"/ε' = tan δ lemia dielektrinius nuostolius terpėje. Fazės poslinkis δ priklauso nuo santykio τ ir lauko periodo T = 2π/ω. Ties τ<< Т (ω<< 1/τ, низкие частоты) направление Р изменяется практически одновременно с Е, т. е. δ → 0 (механизм поляризации «включён»). Соответствующее значение ε’ обозначают ε (0) . При τ >> T (aukšti dažniai), poliarizacija neatsilieka nuo pokyčio Ε, δ → π ir ε’ šiuo atveju reiškia ε (∞) (poliarizacijos mechanizmas „išjungtas“). Akivaizdu, kad ε (0) > ε (∞), o kintamuose laukuose dielektrinė konstanta pasirodo esanti ω funkcija. Netoli ω = l/τ, ε’ pasikeičia iš ε (0) į ε (∞) (dispersijos sritis), o tanδ(ω) priklausomybė pereina per maksimumą.

Priklausomybių ε’(ω) ir tanδ(ω) pobūdį dispersijos srityje lemia poliarizacijos mechanizmas. Joninių ir elektroninių poliarizacijų su tampriu susietųjų krūvių poslinkiu atveju P(t) pokytis laipsniškai įtraukiant lauką E turi slopintų virpesių pobūdį, o priklausomybės ε'(ω) ir tanδ(ω) vadinamos. rezonansinis. Orientacinės poliarizacijos atveju P(t) nustatymas yra eksponentinis, o priklausomybės ε’(ω) ir tanδ(ω) vadinamos relaksacija.

Dielektrinės poliarizacijos matavimo metodai yra pagrįsti elektromagnetinio lauko sąveikos su medžiagos dalelių elektriniais dipolio momentais reiškiniais ir skirtingiems dažniams yra skirtingi. Dauguma metodų, kai ω ≤ 10 8 Hz, yra pagrįsti matavimo kondensatoriaus, užpildyto tiriamu dielektriku, įkrovimo ir iškrovimo procesu. Su daugiau aukšti dažniai naudojami bangolaidiniai, rezonansiniai, daugiadažniai ir kiti metodai.

Kai kuriuose dielektrikuose, pvz., feroelektrikuose, proporcinga priklausomybė tarp P ir Ε [Ρ = ε 0 (ε ‒ 1)E], todėl tarp D ir E pažeidžiamas jau įprastai, pasiektas praktikoje elektriniai laukai. Formaliai tai apibūdinama kaip priklausomybė ε(Ε) ≠ const. Šiuo atveju svarbu elektrines charakteristikas Dielektrikas yra diferencinė dielektrinė konstanta:

Netiesiniuose dielektrikuose ε diff reikšmė paprastai matuojama silpnuose kintamuosiuose laukuose, tuo pačiu metu taikant stiprų pastovų lauką, o kintamoji komponentė ε diff vadinama grįžtamąja dielektrine konstanta.

Lit. pažiūrėkite str. Dielektrikai.