Paskaita Nr.19

1. Dujinių, skystųjų ir kietųjų dielektrikų elektrinio laidumo prigimtis

Dielektrinė konstanta

Santykinė dielektrinė konstanta arba dielektrinė konstanta ε- vienas iš svarbiausių makroskopinių dielektriko elektrinių parametrų. Dielektrinė konstantaε kiekybiškai apibūdina dielektriko gebėjimą poliarizuotis elektrinis laukas, taip pat įvertina jo poliškumo laipsnį; ε yra dielektriko medžiagos konstanta esant tam tikrai temperatūrai ir elektros įtampos dažniui ir parodo, kiek kartų kondensatoriaus įkrova dielektriku yra didesnė už tokio pat dydžio kondensatoriaus įkrovą vakuume.

Dielektrinė konstanta lemia gaminio (kondensatoriaus, kabelio izoliacijos ir kt.) elektrinės talpos vertę. Lygiagrečio plokštės kondensatoriaus elektrinė talpa yra SU,Ф, išreikšta (1) formule

kur S yra matavimo elektrodo plotas, m2; h – dielektriko storis, m. Iš (1) formulės aišku, kad kuo didesnė reikšmė ε naudojamas dielektrikas, tuo didesnė tų pačių matmenų kondensatoriaus elektrinė talpa. Savo ruožtu elektrinė talpa C yra proporcingumo tarp paviršiaus krūvio koeficientas QK, sukauptas kondensatorius, o jam tiekiama elektros įtampa

verpalų U(2):

Iš (2) formulės išplaukia, kad elektros krūvis QK, sukauptas kondensatorius yra proporcingas vertei ε dielektrinis. Žinant QK ir galima nustatyti geometrinius kondensatoriaus matmenis ε dielektrinė medžiaga tam tikrai įtampai.

Panagrinėkime krūvio susidarymo mechanizmą QK ant kondensatoriaus elektrodų su dielektriku ir kokie komponentai sudaro šį krūvį. Norėdami tai padaryti, paimame du vienodų geometrinių matmenų plokščius kondensatorius: vieną su vakuumu, kitą su tarpelektrodine erdve, užpildyta dielektriku, ir įjungiame jiems tą pačią elektros įtampą. U(1 pav.). Ant pirmojo kondensatoriaus elektrodų susidaro įkrova Q0, ant antrojo elektrodų - QK. Savo ruožtu mokestis QK yra mokesčių suma Q0 Ir K(3):

Įkrauti K 0 susidaro išorinis laukas E0, kaupiant trečiųjų šalių krūvius, kurių paviršiaus tankis yra σ 0 ant kondensatoriaus elektrodų. K- tai papildomas kondensatoriaus elektrodų įkrovimas, sukurtas elektros įtampos šaltinio, siekiant kompensuoti surištus krūvius, susidariusius dielektriko paviršiuje.

Tolygiai poliarizuotame dielektrike krūvis K atitinka surištų krūvių paviršiaus tankį σ. Krūvis σ sudaro lauką E сз, nukreiptą priešais lauką E O.

Aptariamo dielektriko dielektrinė konstanta gali būti pavaizduota kaip įkrovos santykis QK Kondensatorius, užpildytas dielektriku, įkrauti Q0 tas pats kondensatorius su vakuumu (3):

Iš (3) formulės išplaukia, kad dielektrinė konstanta ε - dydis yra bematis ir bet kuriam dielektrikui yra didesnis už vienetą; esant vakuumui ε = 1. Iš nagrinėjamo pavyzdžio taip pat

matyti, kad kondensatoriaus elektrodų, turinčių dielektriką, įkrovos tankis ε kartą didesnis tankis kondensatoriaus elektrodų įkrovimas vakuumu ir tos pačios įtampos įtampa mainams

jų kondensatoriai yra vienodi ir priklauso tik nuo įtampos U ir atstumai tarp elektrodų (E = U/h).

Be giminės dielektrinė konstanta ε atskirti absoliuti dielektrinė konstanta ε a, F/m, (4)

kuri neturi fizinės reikšmės ir yra naudojama elektrotechnikoje.

Santykinis dielektrinės konstantos εr pokytis, temperatūrai padidėjus 1 K, vadinamas temperatūros koeficientas dielektrinė konstanta.

ТКε = 1/ εr d εr/dT К-1 Orui esant 20°С ТК εr = -2,10-6К-

Elektros senėjimas feroelektrikoje išreiškiamas kaip εr mažėjimas laikui bėgant. Priežastis – domenų pergrupavimas.

Ypač staigus dielektrinės konstantos pokytis laikui bėgant stebimas esant temperatūrai, artimai Curie taškui. Kaitinant feroelektrikus iki temperatūros, viršijančios Curie tašką, o vėliau aušinant, εr grįžta į ankstesnę vertę. Toks pat dielektrinės konstantos atstatymas gali būti pasiektas veikiant feroelektrą elektrinis laukas padidėjusi įtampa.

Sudėtingiems dielektrikams - mechaninis mišinys du komponentai, turintys skirtingą εr pagal pirmąjį aproksimaciją: εrх = θ1 εr1х θ εr2х, kur θ yra mišinio komponentų tūrinė koncentracija, εr yra mišinio komponento santykinė dielektrinė konstanta.

Dielektrinę poliarizaciją gali sukelti: mechaninės apkrovos (pjezopoliarizacija pjezoelektrikoje); kaitinimas (piropoliarizacija piroelektrikoje); šviesa (fotopoliarizacija).

Poliarizuota dielektriko būsena elektriniame lauke E apibūdinama elektriniu momentu tūrio vienete, poliarizacija P, C/m2, kuri yra susijusi su jo santykine dielektrine konstanta pvz.: P = e0 (pvz. - 1)E, kur e0 = 8,85∙10-12 F /m. Produktas e0∙eг =e, F/m, vadinamas absoliučia dielektrine konstanta. Dujiniuose dielektrikuose pvz. mažai skiriasi nuo 1,0, nepoliniuose skysčiuose ir kietosiose medžiagose siekia 1,5 - 3,0, poliniuose turi dideles reikšmes; joniniuose kristaluose pvz. - 5-MO, o turinčiuose perovskito kristalinę gardelę siekia 200; feroelektrikoje pvz - 103 ir daugiau.

Nepoliniuose dielektrikuose, pvz., šiek tiek mažėja kylant temperatūrai, poliniuose dielektrikuose pokyčiai siejami su vienokio ar kitokio poliarizacijos tipo vyravimu, joniniuose kristaluose ji didėja, kai kuriuose feroelektrikuose, esant Curie temperatūrai, pasiekia 104 arba daugiau. Temperatūros pokyčiai, pvz., apibūdinami temperatūros koeficientu. Poliariniams dielektrikams būdingas, pvz., dažnių diapazono, kuriame poliarizacijos laikas t yra panašus į T/2, sumažėjimas.

Susijusi informacija.

VIRTUALUS LABORATORINIS DARBAS Nr. 3 ON

KIETOJI AKMENS FIZIKA

Įgyvendinimo gairės laboratoriniai darbai Nr. 3 fizikos skyriuje " Tvirtas» visų studijų formų techninių specialybių studentams

Krasnojarskas 2012 m

Recenzentas

Fizinių ir matematikos mokslų kandidatas, docentas O.N. Bandurina

(Sibiro valstybinis aviacijos universitetas

pavadintas akademiko M.F. Reshetnev)

Paskelbta IKT metodinės komisijos sprendimu

Puslaidininkių dielektrinės konstantos nustatymas. Virtualus laboratorinis darbas Nr. 3 apie kietojo kūno fiziką: Laboratorinių darbų atlikimo gairės Nr.3 „Kietojo kūno“ fizikos skyriuje technikos studentams. specialistas. visų formų ugdymas / sudarė: A.M. Charkovas; Sib. valstybė aviacijos erdvėje univ. – Krasnojarskas, 2012. – 21 p.

Sibiro valstybinė aviacija

Universitetas pavadintas akademiko M.F. Reshetneva, 2012 m

Įvadas……………………………………………………………………………………………4

Priėmimas į laboratorinius darbus…………………………………………………………4

Laboratorinių darbų rengimas gynybai……………………………………………………………………………………………………………………

Puslaidininkių dielektrinės konstantos nustatymas…………........5

Metodo teorija………………………………………………………………………………......5

Dielektrinės konstantos matavimo metodika…………………..……..11

Matavimo rezultatų apdorojimas………………………………………………………16

Testo klausimai…………………………………………………………….17

Testas………………………………………………………………………………….17

Literatūros sąrašas……………………………………………………………………………………20

Priedas……………………………………………………………………………………………21

ĮVADAS

Šiose gairėse yra aprašai laboratoriniams darbams, kuriuose naudojami virtualūs modeliai iš kurso „Kietojo kūno fizika“.

Priėmimas į laboratorinius darbus:

Atlieka mokytojas grupėse su asmenine kiekvieno mokinio apklausa. Dėl priėmimo:

1) Kiekvienas studentas pirmiausia parengia savo asmeninius užrašus šiam laboratoriniam darbui;

2) Mokytojas individualiai tikrina užrašų formatavimą ir užduoda klausimus apie teoriją, matavimo būdus, rezultatų diegimą ir apdorojimą;

3) Mokinys atsako užduodami klausimai;

4) Mokytojas leidžia mokiniui dirbti ir parašo ant mokinio užrašų.

Laboratorinių darbų paruošimas gynybai:

Pilnai atliktas ir paruoštas gynybai darbas turi atitikti šiuos reikalavimus:

Visų punktų užpildymas: visi reikiamų reikšmių skaičiavimai, visos lentelės užpildytos rašalu, nubraižyti visi grafikai ir kt.

Tvarkaraščiai turi atitikti visus mokytojo reikalavimus.

Visoms lentelėse nurodytoms vertėms turi būti parašytas atitinkamas matavimo vienetas.

Kiekvieno grafiko išvados buvo įrašytos.

Atsakymas buvo surašytas nustatyta forma.

Išvados remiantis atsakymu buvo įrašytos.

PUSLAIDINČIŲ DIELEKTRINIO TOŠUMO NUSTATYMAS

Metodo teorija

Poliarizacija yra dielektriko gebėjimas poliarizuotis veikiant elektriniam laukui, t.y. pakeisti susijungusių įkrautų dielektrikų dalelių vietą erdvėje.

Svarbiausias turtas dielektrikai – tai jų gebėjimas elektriškai poliarizuotis, t.y. veikiant elektriniam laukui, ribotu atstumu įvyksta kryptingas įkrautų dalelių ar molekulių poslinkis. Veikiant elektriniam laukui, tiek polinių, tiek nepolinių molekulių krūviai pasislenka.

Yra daugiau nei tuzinas įvairių tipų poliarizacija. Pažvelkime į kai kuriuos iš jų:

1. Elektroninė poliarizacija yra elektronų orbitų poslinkis teigiamai įkrauto branduolio atžvilgiu. Jis pasitaiko visuose bet kurios medžiagos atomuose, t.y. visuose dielektrikuose. Elektroninė poliarizacija nustatoma per 10 -15 -10 -14 s.

2. Joninė poliarizacija– priešingai įkrautų jonų poslinkis vienas kito atžvilgiu medžiagose, turinčiose joninių ryšių. Jo įsikūrimo laikas 10 -13 -10 -12 s. Elektroninė ir joninė poliarizacija yra viena iš momentinių arba deformacinių poliarizacijos tipų.

3. Dipolio arba orientacinė poliarizacija dėl dipolių orientacijos elektrinio lauko kryptimi. Poliariniai dielektrikai turi dipolio poliarizaciją. Jo įsitvirtinimo laikas 10 -10 -10 -6 s. Dipolio poliarizacija yra vienas iš lėtųjų arba atsipalaiduojančių poliarizacijos tipų.

4. Migracijos poliarizacija stebimas nehomogeniniuose dielektrikuose, kuriuose elektros krūviai kaupiasi ties nehomogeniškumo srities riba. Migracijos poliarizacijos nustatymo procesai yra labai lėti ir gali vykti per kelias minutes ir net valandas.

5. Jonų relaksacinė poliarizacija sukelia pernelyg didelis silpnai surištų jonų pernešimas veikiant elektriniam laukui atstumais, viršijančiais gardelės konstantą. Jonų relaksacinė poliarizacija pasireiškia kai kuriose kristalinėse medžiagose esant priemaišoms jonų pavidalu arba laisvai kristalinės gardelės sandarumui. Jo įsitvirtinimo laikas 10 -8 -10 -4 s.

6. Elektroninė relaksacinė poliarizacija atsiranda dėl perteklinių „defektų“ elektronų arba „skylių“, sužadintų šiluminės energijos. Šio tipo poliarizacija, kaip taisyklė, sukelia didelę dielektrinę konstantą.

7. Spontaniška poliarizacija– spontaniška poliarizacija, atsirandanti kai kuriose medžiagose (pavyzdžiui, Rošelio druskoje) tam tikrame temperatūros diapazone.

8. Elastinė-dipolio poliarizacija susijęs su elastingu dipolių sukimu mažais kampais.

9. Liekamoji poliarizacija– poliarizacija, kuri kai kuriose medžiagose (elektretuose) išlieka ilgą laiką pašalinus elektrinį lauką.

10. Rezonansinė poliarizacija. Jei elektrinio lauko dažnis yra artimas natūraliam dipolių virpesių dažniui, gali padidėti molekulių virpesiai, dėl kurių dipolio dielektrike atsiras rezonansinė poliarizacija. Rezonansinė poliarizacija stebima dažniuose, esančiuose infraraudonosios šviesos srityje. Tikras dielektrikas vienu metu gali turėti kelių poliarizacijos tipų. Nustatomas vienos ar kitos rūšies poliarizacijos atsiradimas fizinės ir cheminės savybės medžiagos ir naudojamų dažnių diapazonas.

Pagrindiniai parametrai:

ε – dielektrinė konstanta– medžiagos gebėjimo poliarizuotis matas; tai dydis, parodantis, kiek kartų elektros krūvių sąveikos jėga tam tikroje medžiagoje yra mažesnė nei vakuume. Dielektriko viduje atsiranda laukas, nukreiptas priešais išorinį.

Išorinis lauko stiprumas, palyginti su tų pačių krūvių lauku vakuume, susilpnėja ε kartų, kur ε yra santykinė dielektrinė konstanta.

Jei vakuumas tarp kondensatoriaus plokščių pakeičiamas dielektriku, tada dėl poliarizacijos padidėja talpa. Tai yra paprasto dielektrinės konstantos apibrėžimo pagrindas:

čia C 0 – kondensatoriaus, tarp kurio plokščių yra vakuumas, talpa.

C d – to paties kondensatoriaus su dielektriku talpa.

Izotropinės terpės dielektrinė konstanta ε nustatoma pagal ryšį:

(2)

kur χ yra dielektrinis jautrumas.

D = tan δ – dielektrinių nuostolių liestinė

Dielektriniai nuostoliai - nuostoliai elektros energija, kurią sukelia srovių srautas dielektrikuose. Skiriama per laidumo srovę I sc.pr, kurią sukelia nedidelis lengvai judančių jonų skaičius dielektrikuose, ir poliarizacijos sroves. Esant elektroninei ir jonų poliarizacijai, poliarizacijos srovė vadinama poslinkio srove I cm, ji yra labai trumpalaikė ir nėra registruojama prietaisais. Srovės, susijusios su lėtomis (atsipalaidavimo) poliarizacijos rūšimis, vadinamos absorbcinėmis srovėmis I abs. Bendru atveju bendra srovė dielektrike nustatoma taip: I = I abs + I sk.pr. Nustačius poliarizaciją, bendra srovė bus lygi: I=I rms. Jei pastoviame lauke poliarizacijos srovės atsiranda tuo momentu, kai įtampa įjungiama ir išjungiama, o bendra srovė nustatoma pagal lygtį: I = I sk.pr, tai kintamajame lauke poliarizacijos srovės atsiranda tuo momentu, kai įtampos poliškumo pokyčiai. Dėl to dielektriko nuostoliai kintamajame lauke gali būti dideli, ypač jei naudojamos įtampos pusės ciklas artėja prie poliarizacijos nustatymo laiko.

Fig. 1(a) parodyta grandinė, lygiavertė kondensatoriui su dielektriku, esančiu kintamos įtampos grandinėje. Šioje grandinėje kondensatorius su realiu dielektriku, turinčiu nuostolių, pakeičiamas idealiu kondensatoriumi C, kurio lygiagreti aktyvioji varža R. Pav. 1(b) paveiksle parodyta nagrinėjamos grandinės srovių ir įtampų vektorinė diagrama, kur U yra grandinės įtampa; I ak – aktyvioji srovė; I r – reaktyvioji srovė, kuri fazėje yra 90° priekyje aktyviojo komponento; I ∑ - bendra srovė. Šiuo atveju: I а =I R =U/R ir I р =I C =ωCU, kur ω yra kintamo lauko apskritimo dažnis.

Ryžiai. 1. (a) – diagrama; (b) – srovių ir įtampų vektorinė diagrama

Dielektrinių nuostolių kampas yra kampas δ, kuris iki 90° papildo fazės poslinkio kampą φ tarp srovės I ∑ ir įtampos U talpinėje grandinėje. Dielektrikų nuostoliai kintamajame lauke apibūdinami dielektrinių nuostolių liestine: tan δ=I a /I r.

Dielektrinių nuostolių liestinės ribinės vertės aukšto dažnio dielektrikams neturi viršyti (0,0001 - 0,0004), o žemo dažnio dielektrikams - (0,01 - 0,02).

ε ir tan δ priklausomybės nuo temperatūros T ir dažnio ω

Medžiagų dielektriniai parametrai įvairiais laipsniais priklauso nuo temperatūros ir dažnio. Didelis skaičius dielektrinės medžiagos neleidžia aprėpti visų priklausomybių nuo šių veiksnių ypatybių.

Todėl pav. 2 (a, b) vaizduoja bendrąsias tendencijas, būdingas kai kurioms pagrindinėms grupėms, t.y. Pateikiamos tipinės dielektrinės konstantos ε priklausomybės nuo temperatūros T (a) ir dažnio ω (b).

Ryžiai. 2. Dielektrinės konstantos tikrosios (εʹ) ir įsivaizduojamosios (εʺ) dalių priklausomybė nuo dažnio, esant orientaciniam atsipalaidavimo mechanizmui

Sudėtinga dielektrinė konstanta. Esant atsipalaidavimo procesams, dielektrinę konstantą patogu užrašyti sudėtinga forma. Jei Debye formulė galioja poliarizacijai:

(3)

kur τ yra atsipalaidavimo laikas, α 0 yra statistinis orientacinis poliarizavimas. Tada, darant prielaidą, kad vietinis laukas yra lygus išoriniam, gauname (SGS):

εʹ ir εʺ priklausomybės nuo sandaugos ωτ grafikai parodyti pav. 2. Atkreipkite dėmesį, kad εʹ (tikroji ε dalis) mažėja netoli εʺ maksimumo (įsivaizduojama ε dalis).

Šis εʹ ir εʺ kitimas su dažniu yra dažnas bendresnio rezultato pavyzdys, pagal kurį εʹ(ω) nuo dažnio taip pat reiškia εʺ(ω) priklausomybę nuo dažnio. SI sistemoje 4π turėtų būti pakeistas 1/ε 0.

Taikomo lauko įtakoje nepolinio dielektriko molekulės poliarizuojasi ir tampa dipoliais, kurių indukuotas dipolio momentas μ Ir, proporcingas lauko stiprumui:

(5)

Poliariniame dielektrike polinės molekulės dipolio momentas μ paprastai yra lygus jos pačios μ0 ir indukuotų μ vektorių sumai. Ir akimirkos:

(6)

Šių dipolių sukuriami lauko stiprumai yra proporcingi dipolio momentui ir atvirkščiai proporcingi atstumo kubui.

Nepolinėms medžiagoms paprastai ε = 2 – 2,5 ir nepriklauso nuo dažnio iki ω ≈10 12 Hz. ε priklausomybė nuo temperatūros atsiranda dėl to, kad jai kintant, kinta linijiniai kietųjų kūnų matmenys ir skystųjų bei dujinių dielektrikų tūriai, todėl pasikeičia molekulių skaičius n tūrio vienete.

ir atstumai tarp jų. Pasitelkus iš dielektrikų teorijos žinomus ryšius F=n\μ Ir Ir F=ε 0 (ε - 1)E, Kur F– medžiagos poliarizacija, nepoliniams dielektrikams turime:

(7)

Kai E=const taip pat μ Ir= const ir temperatūros pokytis ε yra tik dėl n pokyčio, kuris yra tiesinė temperatūros Θ funkcija, priklausomybė ε = ε(Θ) taip pat yra tiesinė. Poliariniams dielektrikams analitinės priklausomybės nėra, dažniausiai naudojamos empirinės priklausomybės.

1) Kylant temperatūrai dielektriko tūris didėja, o dielektrinė konstanta šiek tiek mažėja. ε mažėjimas ypač pastebimas nepolinių dielektrikų minkštėjimo ir lydymosi laikotarpiu, kai jų tūris gerokai padidėja. Atsižvelgiant į aukštas dažnis elektronų sukimasis orbitose (maždaug 10 15 – 10 16 Hz), laikas sukurti pusiausvyrinę elektroninės poliarizacijos būseną yra labai trumpas, o nepolinių dielektrikų pralaidumas ε nepriklauso nuo lauko dažnio. naudojamas dažnių diapazonas (iki 10 12 Hz).

2) Kylant temperatūrai, ryšiai tarp atskirų jonų silpnėja, o tai palengvina jų sąveiką veikiant išoriniam laukui ir dėl to didėja jonų poliarizacija ir dielektrinė konstanta ε. Dėl trumpo laiko, kurio reikia norint nustatyti jonų poliarizacijos būseną (apie 10 13 Hz, tai atitinka natūralų jonų virpesių dažnį kristalinė gardelė) išorinio lauko dažnio pokytis įprastuose veikimo diapazonuose praktiškai neturi įtakos ε reikšmei joninėse medžiagose.

3) Polinių dielektrikų dielektrinė konstanta labai priklauso nuo išorinio lauko temperatūros ir dažnio. Kylant temperatūrai, didėja dalelių judrumas ir mažėja tarpusavio sąveikos energija, t.y. jų orientacija palengvinama veikiant išoriniam laukui – didėja dipolio poliarizacija ir dielektrinė konstanta. Tačiau šis procesas tęsiasi tik iki tam tikros temperatūros. Toliau kylant temperatūrai, pralaidumas ε mažėja. Kadangi dipolių orientacija lauko kryptimi vykdoma šiluminio judėjimo procese ir per šiluminį judėjimą, poliarizacijai nustatyti reikia nemažai laiko. Šis laikas yra toks ilgas, kad kintamuose aukšto dažnio laukuose dipoliai nespėja orientuotis išilgai lauko, todėl pralaidumas ε mažėja.

Dielektrinės konstantos matavimo metodika

Kondensatoriaus talpa. Kondensatorius– tai dviejų dielektriku atskirtų laidininkų (plokščių) sistema, kurios storis, lyginant su linijiniais laidų matmenimis, yra mažas. Pavyzdžiui, dvi lygiagrečiai išdėstytos ir dielektriniu sluoksniu atskirtos plokščios metalinės plokštės sudaro kondensatorių (3 pav.).

Jei plokščio kondensatoriaus plokštėms suteikiami vienodo dydžio ir priešingų ženklų krūviai, tada elektrinio lauko stipris tarp plokščių bus dvigubai stipresnis už vienos plokštės lauko stiprumą:

(8)

čia ε – dielektriko, užpildančio erdvę tarp plokščių, dielektrinė konstanta.

Fizinis kiekis nustatomas pagal įkrovos koeficientą q viena iš kondensatoriaus plokščių iki potencialų skirtumo Δφ tarp kondensatoriaus plokščių vadinama kondensatoriaus talpa:

(9)

SI elektrinės talpos vienetas – Faradas(F). 1 F talpos kondensatoriaus potencialų skirtumas tarp jo plokščių yra lygus 1 V, kai į plokštes perduodami skirtingi 1 C krūviai: 1 F = 1 C/1 V.

Lygiagrečiojo plokštelinio kondensatoriaus talpa. Plokščiojo kondensatoriaus elektrinės talpos apskaičiavimo formulę galima gauti naudojant (8) išraišką. Tiesą sakant, lauko stiprumas yra: E= φ/εε 0 = q/εε 0 S, Kur S– plokštelės plotas. Kadangi laukas yra vienodas, potencialų skirtumas tarp kondensatoriaus plokščių yra lygus: φ 1 – φ 2 = Red = qd/εε 0 S, Kur d- atstumas tarp plokščių. Pakeitę formulę (9), gauname plokščiojo kondensatoriaus elektrinės talpos išraišką:

(10)

Kur ε 0 – oro dielektrinė konstanta; S- kondensatoriaus plokštės plotas, S=hl, Kur h- plokštės plotis, l– jo ilgis; d– atstumas tarp kondensatoriaus plokščių.

Išraiška (10) rodo, kad kondensatoriaus elektrinę talpą galima padidinti padidinus plotą S jo dangčiai, sumažinant atstumą d tarp jų ir dielektrikų naudojimas su didelės vertės dielektrinė konstanta ε.

Ryžiai. 3. Kondensatorius su įdėtu dielektriku

Jei tarp kondensatoriaus plokščių dedama dielektrinė plokštė, kondensatoriaus talpa pasikeis. Reikėtų apsvarstyti galimybę tarp kondensatoriaus plokščių įdėti dielektrinę plokštę.

Pažymime: d c – oro tarpo storis, d m – dielektrinės plokštės storis, l B yra kondensatoriaus oro dalies ilgis, l m – kondensatoriaus dalies, užpildytos dielektriku, ilgis, ε m – medžiagos dielektrine konstanta. Atsižvelgiant į tai l = l+ l m, a d = d+ d m, tada šias parinktis galima apsvarstyti šiais atvejais:

Kada l in = 0, d esant = 0, turime kondensatorių su kietu dielektriku:

(11)

Iš klasikinės makroskopinės elektrodinamikos lygčių, pagrįstų Maksvelo lygtimis, išplaukia, kad dielektriką patalpinus į silpną kintamąjį lauką, besikeičiantį pagal harmonikos dėsnį, kurio dažnis ω, kompleksinis skvarbumo tenzorius įgyja tokią formą:

(12)

kur σ yra medžiagos optinis laidumas, εʹ yra medžiagos dielektrinė konstanta, susijusi su dielektriko poliarizacija. Išraiška (12) gali būti sumažinta iki tokios formos:

(13)

kur įsivaizduojamas terminas yra atsakingas už dielektrinius nuostolius.

Praktiškai matuojamas C – plokščio kondensatoriaus formos mėginio talpa. Šiam kondensatoriui būdinga dielektrinių nuostolių liestinė:

tgδ=ωCR c (14)

arba kokybės faktorius:

Q c = 1/ tanδ (15)

kur R c yra varža, daugiausia priklausoma nuo dielektrinių nuostolių. Šioms charakteristikoms matuoti yra daug metodų: įvairūs tilto metodai, matavimai konvertuojant išmatuotą parametrą į laiko intervalą ir kt. .

Šiame darbe matuodami talpą C ir dielektrinių nuostolių tangentą D = tanδ, naudojome GOOD WILL INSTRUMENT Co Ltd kompanijos sukurtą techniką. Matavimai buvo atlikti preciziniu immittance matuokliu – LCR-819-RLC. Įrenginys leidžia išmatuoti talpą 20 pF–2,083 mF diapazone, nuostolių tangentą 0,0001–9999 diapazone ir taikyti poslinkio lauką. Vidinis poslinkis iki 2 V, išorinis poslinkis iki 30 V. Matavimo tikslumas 0,05%. Bandymo signalo dažnis 12 Hz -100 kHz.

Šiame darbe matavimai buvo atlikti 1 kHz dažniu 77 K temperatūros diapazone< T < 270 К в нулевом магнитном поле и в поле 5 kOe. Образцы для измерений имели форму параллелепипеда с размерами 2*3*4 мм (х=0.1), где d = 2 мм – толщина образца, площадь грани S = 3*4 мм 2 .

Norint gauti temperatūros priklausomybes, elementas su mėginiu dedamas į aušinimo skysčio (azoto) srautą, praleidžiamą per šilumokaitį, kurio temperatūrą nustato šildytuvas. Šildytuvo temperatūrą valdo termostatas. Atsiliepimas nuo temperatūros matuoklio iki termostato leidžia nustatyti temperatūros matavimo greitį arba jį stabilizuoti. Temperatūrai valdyti naudojama termopora. Šiame darbe temperatūra keitėsi 1 laipsniu/min greičiu. Šis metodas leidžia išmatuoti temperatūrą su 0,1 laipsnio paklaida.

Matavimo ląstelė su prie jos pritvirtintu mėginiu dedama į srauto kriostatą. Ekranuotais laidais elementas yra prijungtas prie LCR matuoklio per kriostato dangtelio jungtį. Kriostatas yra tarp FL-1 elektromagneto polių. Magnetinis maitinimo šaltinis leidžia gauti iki 15 kOe magnetinius laukus. Norėdami išmatuoti įtampos vertę magnetinis laukas Naudojamas termiškai stabilizuotas Hall jutiklis su elektronikos bloku. Norint stabilizuoti magnetinį lauką, yra grįžtamasis ryšys tarp maitinimo šaltinio ir magnetinio lauko matuoklio.

Išmatuotos talpos C ir nuostolių liestinės D = tan δ vertės yra susietos su norimų fizikinių dydžių εʹ ir εʺ reikšmėmis šiais ryšiais:

(16)

(17)

№	C(pF)	Re(ε’)	T (°K)	įdegis δ	Qc	Im (ε)	ω (Hz)	σ (ω)
	3,805	71,66		0,075	13,33	5,375	10 3
	3,838			0,093
	3,86			0,088
	3,849			0,094
	3,893			0,106
	3,917			0,092
	3,951			0,103
	3,824			0,088
	3,873			0,105
	3,907			0,108
	3,977			0,102
	4,031			0,105
	4,062			0,132
	4,144			0,109
	4,24			0,136
	4,435			0,175
	4,553			0,197
	4,698			0,233
	4,868			0,292
	4,973			0,361
	5,056			0,417
	5,164			0,491
	5,246			0,552
	5,362			0,624
	5,453			0,703
	5,556			0,783
	5,637			0,867
	5,738			0,955
	5,826			1,04
	5,902			1,136

Lentelė Nr.1. Gd x Mn 1-x S, (x=0,1).

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.

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 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.

Labiausiai būdinga daugumai elektrinių izoliacinės medžiagos joninis elektrinis laidumas, kuris galimas dėl izoliacijoje neišvengiamai esančių teršalų (drėgmės priemaišų, 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. Mažiausios λ t reikšmės turi dujas, porėtus dielektrikus ir skysčius (orui λ t = 0,025 W/(m K), vandeniui λ t = 0,58 W/(m K)), didelės vertės turėti kristalinių dielektrikų (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 įvairių krūvininkų perdavimas (judėjimas) elektriniame lauke.

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.

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

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 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

Medžiaga	Cheminė formulė	Matavimo sąlygos	Charakteristinė ε r reikšmė
Aliuminis	Al	1 kHz	-1300 + 1,3Šablonas:Ei
sidabras	Ag	1 kHz	-85 + 8Šablonas:Ei
Vakuuminis	-	-	1
Oras	-	Įprastos sąlygos, 0,9 MHz	1,00058986 ± 0,00000050
Anglies dioksidas	CO2	Normalios sąlygos	1,0009
teflonas	-	-	2,1
Nailonas	-	-	3,2
Polietilenas	[-CH2-CH2-] n	-	2,25
Polistirenas	[-CH2-C(C6H5)H-] n	-	2,4-2,7
Guma	-	-	2,4
Bitumas	-	-	2,5-3,0
Anglies disulfidas	CS 2	-	2,6
Parafinas	C 18 N 38 – C 35 N 72	-	2,0-3,0
Popierius	-	-	2,0-3,5
Elektroaktyvūs polimerai	−	−	2-12
Ebonitas	(C6H9S) 2	−	2,5-3,0
Plexiglas (plexiglass)	-	-	3,5
Kvarcas	SiO2	-	3,5-4,5
Silicio dioksidas	SiO2	−	3,9
Bakelitas	-	-	4,5
Betono	−	−	4,5
Porcelianas	−	−	4,5-4,7
Stiklas	−	−	4,7 (3,7-10)
Stiklo pluoštas FR-4	-	-	4,5-5,2
Getinaksas	-	-	5-6
Žėrutis	-	-	7,5
Guma	−	−	7
Polycor	98 % Al 2 O 3	-	9,7
Deimantas	−	−	5,5-10
Druska	NaCl	−	3-15
Grafitas	C	−	10-15
Keramika	−	−	10-20
Silicis	Si	−	11.68
Bor	B	−	2.01
Amoniakas	NH3	20°C	17
		0 °C	20
		–40 °C	22
		–80 °C	26
Etanolis	C2H5OH arba CH3-CH2-OH	−	27
Metanolis	CH3OH	−	30
Etilenglikolis	HO-CH2-CH2-OH	−	37
Furfuralas	C5H4O2	−	42

DIELEKTRINĖ KONSTANTA

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

Vakuumo absoliučia dielektrine konstanta vadinama 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

Izoliacinių medžiagų santykinė dielektrinė konstanta

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?