DİELEKTRİK SABİT

Ortamın dielektrik sabitiε c, ortamın elektrik alanlarının etkileşim kuvvetleri üzerindeki etkisini karakterize eden bir niceliktir. Çeşitli ortamlar sahip olmak Farklı anlamlarε c .

Mutlak dielektrik sabiti vakuma elektrik sabiti denir ε 0 =8,85 10 -12 f/m.

Bir ortamın mutlak dielektrik sabitinin elektrik sabitine oranına bağıl dielektrik sabiti denir.

onlar. bağıl dielektrik sabiti ε, ortamın mutlak dielektrik sabitinin elektrik sabitinden kaç kat daha büyük olduğunu gösteren bir değerdir. ε miktarının boyutu yoktur.

tablo 1

Bağıl dielektrik sabiti yalıtım malzemeleri

Tablodan da görülebileceği gibi çoğu dielektrik için ε = 1-10 ve çok az şeye bağlıdır elektriksel koşullar ve ortam sıcaklığı .

adı verilen bir grup dielektrik vardır. ferroelektrik, hangisinde ε 10.000’e kadar değerlere ulaşabilir ve ε kuvvetle dış alana ve sıcaklığa bağlıdır. Ferroelektrikler arasında baryum titanat, kurşun titanat, Rochelle tuzu vb. bulunur.

Kontrol soruları

1. Alüminyum ve bakır atomunun yapısı nedir?

2. Atomların ve parçacıklarının boyutları hangi birimlerle ölçülür?

3. Elektronların elektrik yükü nedir?

4. Maddeler normal hallerinde neden elektriksel olarak nötrdür?

5. Elektrik alanı ne denir ve geleneksel olarak nasıl tasvir edilir?

6. Elektrik yükleri arasındaki etkileşim kuvveti neye bağlıdır?

7. Neden bazı malzemeler iletken, diğerleri ise yalıtkandır?

8. Hangi malzemeler iletken, hangileri yalıtkan olarak sınıflandırılır?

9. Vücudunuzu pozitif elektrikle nasıl şarj edebilirsiniz?

10. Bağıl dielektrik sabiti ne denir?

Bağıl dielektrik sabitiçevre ε - boyutsuz fiziksel miktar yalıtkan (dielektrik) ortamın özelliklerini karakterize eden. Bir elektrik alanının etkisi altında dielektriklerin polarizasyonunun etkisiyle (ve bu etkiyi karakterize eden ortamın dielektrik duyarlılığının değeriyle) ilişkilidir. ε değeri, bir ortamdaki iki elektrik yükü arasındaki etkileşim kuvvetinin, boşluktakinden kaç kat daha az olduğunu gösterir. Havanın ve diğer birçok gazın bağıl dielektrik sabiti normal koşullar birliğe yakın (düşük yoğunluklarından dolayı). Çoğu katı veya sıvı dielektrik için bağıl geçirgenlik 2 ile 8 arasında değişir (statik alan için). Statik bir alandaki suyun dielektrik sabiti oldukça yüksektir - yaklaşık 80. Büyük bir elektrik dipolü olan moleküllere sahip maddeler için değerleri büyüktür. Ferroelektriklerin bağıl dielektrik sabiti onlarca ve yüzbinlerdir.

Pratik kullanım

Dielektriklerin dielektrik sabiti, elektrik kapasitörlerinin tasarımındaki ana parametrelerden biridir. Dielektrik sabiti yüksek malzemelerin kullanılması kapasitörlerin fiziksel boyutlarını önemli ölçüde azaltabilir.

Baskılı devre kartları tasarlanırken dielektrik sabiti parametresi dikkate alınır. Maddenin katmanlar arasındaki dielektrik sabitinin değeri, kalınlığı ile birlikte, güç katmanlarının doğal statik kapasitansının değerini etkiler ve ayrıca kart üzerindeki iletkenlerin karakteristik empedansını da önemli ölçüde etkiler.

Frekans bağımlılığı

Dielektrik sabitinin büyük ölçüde frekansa bağlı olduğuna dikkat edilmelidir. elektromanyetik alan. Referans tabloları genellikle statik bir alan veya birkaç kHz birimine kadar düşük frekanslar için verileri belirtmeden içerdiğinden, bu her zaman dikkate alınmalıdır. bu gerçek. Aynı zamanda elipsometreler ve refraktometreler kullanılarak kırılma indeksine dayalı bağıl dielektrik sabitinin elde edilmesine yönelik optik yöntemler de vardır. Optik yöntemle elde edilen değer (frekans 10-14 Hz) tablolardaki verilerden önemli ölçüde farklı olacaktır.

Örneğin suyun durumunu ele alalım. Statik alan durumunda (sıfır frekans), normal koşullar altında bağıl dielektrik sabiti yaklaşık 80'dir. Bu, kızılötesi frekanslar için de geçerlidir. Yaklaşık 2 GHz'den başlayarak e r düşmeye başlar. Optik aralıkta e r yaklaşık 1.8'dir. Bu, optik aralıkta suyun kırılma indisinin 1,33 olması gerçeğiyle oldukça tutarlıdır. Optik adı verilen dar bir frekans aralığında dielektrik emilim sıfıra düşer ve bu da aslında insana su buharına doymuş dünya atmosferinde görme mekanizmasını sağlar. Frekansın daha da artmasıyla ortamın özellikleri yeniden değişir.

Bazı maddeler için dielektrik sabiti değerleri

Dielektriḱ kimyasal nüfuź kapasite ortam - bir yalıtkan (dielektrik) ortamın özelliklerini karakterize eden ve elektriksel indüksiyonun elektrik alan kuvvetine bağımlılığını gösteren fiziksel bir miktar.

Bir elektrik alanının etkisi altında dielektriklerin polarizasyonunun etkisiyle (ve bu etkiyi karakterize eden ortamın dielektrik duyarlılığının değeriyle) belirlenir.

Göreceli ve mutlak dielektrik sabitleri vardır.

Bağıl dielektrik sabiti ε boyutsuzdur ve bir ortamdaki iki elektrik yükü arasındaki etkileşim kuvvetinin, vakumdakinden kaç kat daha az olduğunu gösterir. Normal koşullar altında hava ve diğer gazların çoğu için bu değer (düşük yoğunluklarından dolayı) birliğe yakındır. Çoğu katı veya sıvı dielektrik için bağıl geçirgenlik 2 ile 8 arasında değişir (statik alan için). Statik bir alandaki suyun dielektrik sabiti oldukça yüksektir - yaklaşık 80. Büyük bir elektrik dipol momentine sahip moleküllere sahip maddeler için değerleri büyüktür. Ferroelektriklerin bağıl dielektrik sabiti onlarca ve yüzbinlerdir.

Yabancı literatürde mutlak dielektrik sabiti ε harfiyle gösterilir; yerli literatürde ağırlıklı olarak elektrik sabitinin olduğu kombinasyon kullanılır. Mutlak dielektrik sabiti yalnızca indüksiyon ve elektrik alan kuvvetinin farklı birimlerde ölçüldüğü Uluslararası Birimler Sisteminde (SI) kullanılır. SGS sisteminde mutlak dielektrik sabitinin tanıtılmasına gerek yoktur. Mutlak dielektrik sabiti (elektrik sabiti gibi) L −3 M −1 T 4 I² boyutuna sahiptir. Uluslararası Birim Sisteminde (SI) birimler: =F/m.

Dielektrik sabitinin büyük ölçüde elektromanyetik alanın frekansına bağlı olduğuna dikkat edilmelidir. Referans tabloları genellikle statik alan veya birkaç kHz birimine kadar düşük frekanslar için veriler içerdiğinden, bu gerçeği belirtmeden bu her zaman dikkate alınmalıdır. Aynı zamanda elipsometreler ve refraktometreler kullanılarak kırılma indeksine dayalı bağıl dielektrik sabitinin elde edilmesine yönelik optik yöntemler de vardır. Optik yöntemle elde edilen değer (frekans 10-14 Hz) tablolardaki verilerden önemli ölçüde farklı olacaktır.

Örneğin suyun durumunu ele alalım. Statik alan durumunda (sıfır frekans), normal koşullar altında bağıl dielektrik sabiti yaklaşık 80'dir. Bu, kızılötesi frekanslar için de geçerlidir. Yaklaşık 2 GHz'den başlayarak ε R düşmeye başlar. Optik aralıkta ε R yaklaşık 1.8'dir. Bu, optik aralıkta suyun kırılma indisinin 1,33 olması gerçeğiyle oldukça tutarlıdır. Optik olarak adlandırılan dar bir frekans aralığında, dielektrik emilim sıfıra düşer ve bu da aslında kişiye görme mekanizmasını sağlar. kaynak belirtilmedi 1252 gün] Dünya atmosferinde su buharı ile doyurulur. Frekansın daha da artmasıyla ortamın özellikleri yeniden değişir. Suyun bağıl dielektrik sabitinin 0 ila 10 12 (kızılötesi bölge) frekans aralığındaki davranışını (İngilizce) adresinde okuyabilirsiniz.

Dielektriklerin dielektrik sabiti, elektrik kapasitörlerinin geliştirilmesindeki ana parametrelerden biridir. Dielektrik sabiti yüksek malzemelerin kullanılması kapasitörlerin fiziksel boyutlarını önemli ölçüde azaltabilir.

Kapasitörlerin kapasitansı belirlenir:

Nerede ε R- plakalar arasındaki maddenin dielektrik sabiti, ε Ö- elektriksel sabit, S- kapasitör plakalarının alanı, D- plakalar arasındaki mesafe.

Baskılı devre kartları geliştirilirken dielektrik sabiti parametresi dikkate alınır. Maddenin katmanlar arasındaki dielektrik sabitinin değeri, kalınlığı ile birlikte, güç katmanlarının doğal statik kapasitansının değerini etkiler ve ayrıca kart üzerindeki iletkenlerin karakteristik empedansını da önemli ölçüde etkiler.

DİRENÇ elektriksel, elektriksel dirence eşit fiziksel miktar ( santimetre. ELEKTRİK DİRENCİ) Birim uzunlukta (l = 1 m) ve birim kesit alanına (S = 1 m 2) sahip silindirik bir iletkenin R'si. r = R S/l. Si'de direncin birimi Ohm'dur. m.Direnç aynı zamanda Ohm cinsinden de ifade edilebilir. cm Direnç, akımın aktığı malzemenin bir özelliğidir ve yapıldığı malzemeye bağlıdır. Direnç r = 1 Ohm'a eşittir. m, silindirik bir iletkenin bu malzemenin, uzunluğu l = 1 m ve kesit alanı S = 1 m 2 olan bir direnç R = 1 Ohm'dur. m.Metallerin direnç değeri ( santimetre. METALLER), iyi iletkenlerdir ( santimetre. İLETKENLER), 10 - 8 - 10 - 6 Ohm mertebesinde değerlere sahip olabilir. m (örneğin bakır, gümüş, demir vb.). Bazı katı dielektriklerin direnci ( santimetre. DİELEKTRİK) 10 16 -10 18 Ohm.m değerine ulaşabilir (örneğin kuvars camı, polietilen, elektroporselen vb.). Birçok malzemenin (özellikle yarı iletken malzemelerin) direnç değeri ( santimetre. YARI İLETKEN MALZEMELER)) önemli ölçüde saflaştırma derecesine, alaşım katkı maddelerinin varlığına, termal ve mekanik işlemlere vb. bağlıdır. Direncin tersi olan s değerine spesifik iletkenlik denir: s = 1/r Spesifik iletkenlik siemens'te ölçülür ( santimetre. SIEMENS (iletkenlik birimi)) metre S/m başına. Elektriksel direnç (iletkenlik), izotropik bir madde için skaler bir miktardır; ve tensör - anizotropik bir madde için. Anizotropik tek kristallerde, elektriksel iletkenliğin anizotropisi, ters etkili kütlenin anizotropisinin bir sonucudur ( santimetre. ETKİLİ KÜTLE) elektronlar ve delikler.

1-6. İZOLASYONUN ELEKTRİK İLETKENLİĞİ

Bir kablonun veya telin yalıtımı sabit bir U voltajıyla açıldığında, zamanla değişen bir i akımı içinden geçer (Şekil 1-3). Bu akımın sabit bileşenleri vardır - iletim akımı (i ∞) ve emme akımı; burada γ, emme akımına karşılık gelen iletkenliktir; T, i abs akımının orijinal değerinin 1/e'sine düştüğü zamandır. Sonsuz uzun bir süre için i abs →0 ve i = i ∞. Dielektriklerin elektriksel iletkenliği, içlerinde belirli miktarda serbest yüklü parçacıkların (iyonlar ve elektronlar) bulunmasıyla açıklanır.

Çoğu elektrik yalıtım malzemesinin en karakteristik özelliği, yalıtımda kaçınılmaz olarak bulunan kirletici maddeler (nem, tuzlar, alkaliler vb. gibi yabancı maddeler) nedeniyle mümkün olan iyonik elektrik iletkenliğidir. İyonik iletkenliğe sahip bir dielektrikte, Faraday yasasına sıkı sıkıya uyulur - yalıtımdan geçen elektrik miktarı ile elektroliz sırasında açığa çıkan madde miktarı arasındaki orantı.

Sıcaklık arttıkça elektrik yalıtım malzemelerinin direnci azalır ve aşağıdaki formülle karakterize edilir:

burada_ρ o, A ve B belirli bir malzeme için sabitlerdir; T - sıcaklık, °K.

Yalıtım direncinin neme daha fazla bağımlılığı, esas olarak lifli (kağıt, pamuk ipliği vb.) Higroskopik yalıtım malzemeleriyle ortaya çıkar. Bu nedenle lifli malzemeler kurutulur ve emprenye edilir, ayrıca neme dayanıklı kabuklarla korunur.

Yalıtım malzemelerinde boşluk yüklerinin oluşması nedeniyle artan voltajla yalıtım direnci azalabilir. Bu durumda oluşturulan ek elektronik iletkenlik, elektriksel iletkenliğin artmasına neden olur. İletkenliğin voltaja bağımlılığı oldukça fazladır. güçlü alanlar(Ya. I. Frenkel'in yasası):

nerede γ o - zayıf alanlarda iletkenlik; a sabittir. Tüm elektriksel yalıtım malzemeleri belirli yalıtım iletkenliği G değerleri ile karakterize edilir. İdeal olarak, yalıtım malzemelerinin iletkenliği sıfırdır. Gerçek yalıtım malzemeleri için birim kablo uzunluğu başına iletkenlik aşağıdaki formülle belirlenir:

Yalıtım direnci 3-10 11 ohm-m'den fazla olan kablolarda ve dielektrik polarizasyon kayıplarının termal kayıplardan önemli ölçüde daha fazla olduğu iletişim kablolarında iletkenlik formülle belirlenir.

İletişim teknolojisinde yalıtım iletkenliği, kablo damarlarının yalıtımındaki enerji kaybını karakterize eden bir hattın elektriksel parametresidir. İletkenlik değerinin frekansa bağımlılığı Şekil 2'de gösterilmektedir. 1-1. İletkenlik - izolasyon direncinin karşılığı, uygulanan izolasyon voltajının oranıdır doğru akım(volt olarak) kim sızıntı yapıyor (amper olarak), yani.

burada RV, yalıtımın kalınlığı boyunca akımın geçişinin yarattığı engeli sayısal olarak belirleyen hacimsel yalıtım direncidir; R S - yalıtım yüzeyi boyunca akımın geçişine engel olan yüzey direnci.

Kullanılan yalıtım malzemelerinin kalitesinin pratik bir değerlendirmesi, ohm-santimetre (ohm*cm) cinsinden ifade edilen spesifik hacimsel direnç ρ V'dir. Sayısal olarak ρ V, eğer akım küpün iki zıt yüzünden geçerse, belirli bir malzemeden yapılmış kenarı 1 cm olan bir küpün direncine (ohm cinsinden) eşittir. Spesifik yüzey direnci ρ S, bu karenin iki karşıt tarafını sınırlayan elektrotlara akım sağlanırsa, karenin yüzey direncine (ohm cinsinden) sayısal olarak eşittir.

Tek damarlı bir kablonun veya telin yalıtım direnci aşağıdaki formülle belirlenir:

Dielektriklerin nem özellikleri

Nem direnci – bu, doymaya yakın bir su buharı atmosferinde olduğunda yalıtımın güvenilirliğidir. Nem direnci, malzemenin yüksek ve yüksek nemli bir atmosfere maruz kalmasından sonra elektriksel, mekanik ve diğer fiziksel özelliklerde meydana gelen değişikliklerle değerlendirilir; nem ve su geçirgenliği; nem ve su emilimi hakkında.

Nem geçirgenliği – malzemenin her iki tarafında bağıl hava nemi farkı olduğunda malzemenin nem buharını iletme yeteneği.

Nem emilimi - Bir malzemenin, doyma durumuna yakın nemli bir atmosferde uzun süre maruz kaldığında suyu emme yeteneği.

Su soğurumu - Bir malzemenin uzun süre suya batırıldığında suyu emme yeteneği.

Tropikal direnç ve tropikleşme teçhizat – elektrikli ekipmanların nemden, küften, kemirgenlerden korunması.

Dielektriklerin termal özellikleri

Dielektriklerin termal özelliklerini karakterize etmek için aşağıdaki miktarlar kullanılır.

Isı dayanıklılığı– Elektrik yalıtım malzemelerinin ve ürünlerinin yüksek sıcaklıklara ve ani sıcaklık değişimlerine zarar vermeden dayanabilme yeteneği. Mekanik ve elektriksel özelliklerde önemli bir değişikliğin gözlemlendiği sıcaklıkla belirlenir; örneğin, organik dielektriklerde yük altında çekme veya bükülme deformasyonu başlar.

Termal iletkenlik– bir malzemedeki ısı transferi süreci. Deneysel olarak belirlenmiş bir termal iletkenlik katsayısı λ t ile karakterize edilir. λ t, yüzeyler arasında sıcaklık farkı olan 1 m kalınlığında bir malzeme tabakası ve 1 m2'lik bir yüzey alanı boyunca bir saniyede aktarılan ısı miktarıdır. 1 °K katmanı. Dielektriklerin ısıl iletkenlik katsayısı geniş bir aralıkta değişir. Gazlar, gözenekli dielektrikler ve sıvılar en düşük λ t değerlerine sahiptir (hava için λ t = 0,025 W/(m K), su için λ t = 0,58 W/(m K)), kristal dielektrikler yüksek değerlere sahiptir (kristalin kuvars için λ t = 12,5 W/(m·K)). Dielektriklerin ısıl iletkenlik katsayısı, yapılarına (erimiş kuvars için λ t = 1,25 W/(m·K)) ve sıcaklığa bağlıdır.

Termal Genleşme dielektrikler doğrusal genleşmenin sıcaklık katsayısı ile değerlendirilir: . Düşük termal genleşmeye sahip malzemeler, kural olarak, daha yüksek ısı direncine sahiptir ve bunun tersi de geçerlidir. Organik dielektriklerin termal genleşmesi, inorganik dielektriklerin genleşmesini önemli ölçüde (onlarca ve yüzlerce kez) aşmaktadır. Bu nedenle inorganik dielektriklerden yapılmış parçaların sıcaklık dalgalanmaları sırasında boyutsal stabilitesi organik olanlara göre önemli ölçüde daha yüksektir.

1. Emilim akımları

Soğurma akımları, çeşitli yavaş polarizasyon türlerinin yer değiştirme akımlarıdır. Sabit bir voltajdaki soğurma akımları, bir denge durumu oluşana kadar dielektrikte akar, voltaj açılıp kapatıldığında yönleri değişir. Alternatif voltajda, dielektrik maddenin elektrik alanında olduğu süre boyunca absorpsiyon akımları akar.

Genel olarak elektrik J bir dielektrikte geçiş akımının toplamıdır J sk ve emme akımı J ab

j = j sk + J ab.

Absorbsiyon akımı öngerilim akımı aracılığıyla belirlenebilir J cm - elektriksel indüksiyon vektörünün değişim hızı D

Geçiş akımı, transfer (hareket) ile belirlenir. Elektrik alanıçeşitli yük taşıyıcıları.

2. Elektronik elektriksel iletkenlik, bir alanın etkisi altında elektronların hareketi ile karakterize edilir. Metallerin yanı sıra karbon, metal oksitler, sülfitler ve diğer maddelerin yanı sıra birçok yarı iletkende de bulunur.

3. İyonik –İyonların hareketinden kaynaklanır. Elektrolitlerin - tuzlar, asitler, alkaliler ve birçok dielektrik çözeltilerinde ve eriyiklerinde gözlenir. İç iletkenlik ve safsızlık iletkenliği olarak ikiye ayrılır. İçsel iletkenlik, ayrışma sırasında elde edilen iyonların hareketinden kaynaklanmaktadır. moleküller. İyonların elektrik alanındaki hareketine elektroliz eşlik eder – bir maddenin elektrotlar arasında aktarılması ve elektrotlar üzerinde salınması. Polar sıvılar, polar olmayan sıvılara göre daha fazla ayrışır ve daha fazla elektrik iletkenliğine sahiptir.

Polar olmayan ve zayıf polar sıvı dielektriklerde (mineral yağlar, silikon sıvılar), elektriksel iletkenlik yabancı maddeler tarafından belirlenir.

4. Molion elektrik iletkenliği – adı verilen yüklü parçacıkların hareketinden kaynaklanır. benler. Kolloidal sistemlerde, emülsiyonlarda görülür , süspansiyonlar . Molyonların bir elektrik alanın etkisi altında hareketine denir elektroforez. Elektroforez sırasında, elektrolizden farklı olarak yeni maddeler oluşmaz; sıvının farklı katmanlarındaki dağılmış fazın nispi konsantrasyonu değişir. Örneğin emülsifiye su içeren yağlarda elektroforetik iletkenlik gözlenir.

• vakumda elektrik alan kuvvetinin belirlenmesi;
• Uluslararası Birimler Sistemine karşılık gelen bir biçimde yazıldığında Coulomb yasası da dahil olmak üzere bazı elektromanyetizma yasalarının ifadelerinde yer alır.

Dielektrik sabiti, bağıl ve mutlak dielektrik sabiti arasında bir bağlantı sağlar. Aynı zamanda Coulomb yasasının notasyonuna da dahil edilmiştir:

Ayrıca bakınız

Notlar

Edebiyat

Bağlantılar

Wikimedia Vakfı. 2010.

Diğer sözlüklerde “Dielektrik sabiti”nin ne olduğunu görün:

dielektrik sabiti- dielektrik sabiti - [Ya.N.Luginsky, M.S.Fezi Zhilinskaya, Yu.S.Kabirov. İngilizce-Rusça elektrik mühendisliği ve enerji mühendisliği sözlüğü, Moskova, 1999] Elektrik mühendisliği konuları, temel kavramlar Eş anlamlılar dielektrik sabiti... ...

- (e0 adı), bir boşluktaki elektrik yükleri arasında etkili olan kuvvetin, bu yüklerin boyutuna ve aralarındaki mesafeye oranını gösteren fiziksel bir miktar. Başlangıçta bu göstergeye DİELEKTRİK adı verildi... ... Bilimsel ve teknik ansiklopedik sözlük

dielektrik sabiti- mutlak dielektrik sabiti (izotropik bir madde için); endüstri dielektrik sabiti Tanımlayan skaler bir miktar elektriksel özellikler dielektriktir ve içindeki elektriksel yer değiştirmenin voltaja oranına eşittir... ...

dielektrik sabiti- dielektrinė skvarba statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. dielektrik sabiti; geçirgenlik vok. dielektrische Leitfähigkeit, f; Dielektrizitätskonstante, f; İzin, f rus. dielektrik sabiti, f; dielektrik sabiti ... Fizikos terminų žodynas

Dielektrik sabiti için eski bir isim (bkz. Dielektrik sabiti) ... Büyük Sovyet Ansiklopedisi

Bazı sıvılar için dielektrik sabiti ε (20°C'de)- Solvent ε Aseton 21,5 Benzen 2,23 Su 81,0 ... Kimyasal referans kitabı

başlangıç ​​dielektrik sabiti- - [Ya.N.Luginsky, M.S.Fezi Zhilinskaya, Yu.S.Kabirov. İngilizce-Rusça elektrik mühendisliği ve enerji mühendisliği sözlüğü, Moskova, 1999] Elektrik mühendisliğinin konuları, temel kavramlar EN başlangıç ​​dielektrik sabiti ... Teknik Çevirmen Kılavuzu

bağıl dielektrik sabiti- - [Ya.N.Luginsky, M.S.Fezi Zhilinskaya, Yu.S.Kabirov. İngilizce-Rusça elektrik mühendisliği ve enerji mühendisliği sözlüğü, Moskova, 1999] Elektrik mühendisliğinin konuları, temel kavramlar EN göreceli geçirgenlikgöreceli dielektrik sabiti ... Teknik Çevirmen Kılavuzu

spesifik dielektrik sabiti- - [Ya.N.Luginsky, M.S.Fezi Zhilinskaya, Yu.S.Kabirov. İngilizce-Rusça elektrik mühendisliği ve enerji mühendisliği sözlüğü, Moskova, 1999] Elektrik mühendisliği konuları, temel kavramlar EN eşzamanlı değişim yeteneğiSIC ... Teknik Çevirmen Kılavuzu

dielektrik sabiti- mutlak dielektrik sabiti; endüstri dielektrik sabiti Bir dielektrik maddenin elektriksel özelliklerini karakterize eden, elektriksel yer değiştirmenin büyüklüğünün elektrik alan kuvvetinin büyüklüğüne oranına eşit olan skaler bir miktar ... Politeknik terminolojik açıklayıcı sözlük

DİELEKTRİK SÜREKLİLİK, E gücündeki bir elektrik alanının etkisi altında dielektriklerin polarizasyonunu karakterize eden bir ε değeri. Dielektrik sabiti, bir dielektrikteki iki serbest yük arasındaki etkileşim kuvvetinin kaç kat daha az olduğunu gösteren bir miktar olarak Coulomb yasasına dahil edilir. boşlukta. Etkileşimin zayıflaması, ortamın polarizasyonu sonucu oluşan bağlı yüklerin serbest yükleri perdelemesinden kaynaklanmaktadır. Bağlı yükler, genel olarak elektriksel olarak nötr bir ortamda yüklerin (elektronlar, iyonlar) mikroskobik uzaysal yeniden dağılımının bir sonucu olarak ortaya çıkar.

SI sistemindeki izotropik bir ortamda polarizasyon vektörleri P, elektrik alan kuvveti E ve elektrik indüksiyonu D arasındaki ilişki şu şekildedir:

burada ε 0 elektrik sabitidir. Dielektrik sabiti ε'nin değeri yapıya ve kimyasal bileşim maddelerin yanı sıra basınç, sıcaklık ve diğer dış koşullar (tablo).

Gazlar için değeri 1'e, sıvılar için ise 1'e yakındır. katılar birkaç birimden birkaç onluğa kadar değişir; ferroelektrikler için 10 4'e ulaşabilir. ε değerlerinin bu dağılımı, farklı dielektriklerde meydana gelen farklı polarizasyon mekanizmalarından kaynaklanmaktadır.

Klasik mikroskobik teori, polar olmayan dielektriklerin dielektrik sabiti için yaklaşık bir ifadeye yol açar:

burada n i, i tipi atomların, iyonların veya moleküllerin konsantrasyonudur, α i bunların polarize edilebilirliğidir, β i, kristalin veya maddenin yapısal özelliklerinden dolayı iç alan faktörü olarak adlandırılır. Dielektrik sabiti 2-8 aralığında olan çoğu dielektrik için β = 1/3. Tipik olarak, dielektrik sabiti, dielektrikin elektriksel bozulmasına kadar uygulanan elektrik alanının büyüklüğünden pratik olarak bağımsızdır. Yüksek değerler Bazı metal oksitlerin ve diğer bileşiklerin ε'si, E alanının etkisi altında, pozitif ve negatif iyonların alt örgülerinin zıt yönlerde toplu olarak yer değiştirmesine ve önemli bağlı yüklerin oluşmasına izin veren yapılarının özelliklerinden kaynaklanmaktadır. kristal sınırı.

Bir elektrik alanı uygulandığında bir dielektrik maddenin polarizasyon süreci anında gelişmez, ancak belirli bir τ (gevşeme süresi) periyodu boyunca gelişir. E alanı, ω frekansına sahip bir harmonik yasaya göre t zamanında değişirse, o zaman dielektrik polarizasyonunun onu takip edecek zamanı yoktur ve P ve E salınımları arasında bir faz farkı δ belirir. Karmaşık genlikler yöntemini kullanarak P ve E'nin salınımlarını açıklarken, dielektrik sabiti karmaşık bir miktar olarak temsil edilir:

ε = ε’ + iε",

ayrıca ε' ve ε", ω ve τ'ye bağlıdır ve ε"/ε' = tan δ oranı ortamdaki dielektrik kayıpları belirler. Faz kayması δ, τ oranına ve alan periyoduna T = 2π/ω bağlıdır. τ'da<< 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 (yüksek frekanslar), polarizasyon değişime ayak uyduramaz Ε, δ → π ve ε' bu durumda ε (∞) anlamına gelir (polarizasyon mekanizması “kapalıdır”). ε (0) > ε (∞) olduğu açıktır ve alternatif alanlarda dielektrik sabiti ω'nin bir fonksiyonu olarak ortaya çıkar. ω = l/τ civarında, ε' ε (0)'dan ε (∞)'ye (dağılım bölgesi) değişir ve tanδ(ω) bağımlılığı bir maksimumdan geçer.

Dağılım bölgesindeki ε'(ω) ve tanδ(ω) bağımlılıklarının doğası polarizasyon mekanizması tarafından belirlenir. Bağlı yüklerin elastik yer değiştirmesi ile iyonik ve elektronik polarizasyon durumunda, E alanının kademeli olarak dahil edilmesiyle P(t)'deki değişim, sönümlü salınım karakterine sahiptir ve ε'(ω) ve tanδ(ω) bağımlılıklarına denir. rezonans. Yönelimsel polarizasyon durumunda, P(t)'nin oluşumu üsteldir ve ε'(ω) ve tanδ(ω) bağımlılıklarına gevşeme adı verilir.

Dielektrik polarizasyonu ölçme yöntemleri, elektromanyetik alanın madde parçacıklarının elektrik dipol momentleri ile etkileşimi olgusuna dayanır ve farklı frekanslar için farklıdır. ω ≤ 10 8 Hz'deki yöntemlerin çoğu, incelenen dielektrikle doldurulmuş bir ölçüm kapasitörünün şarj edilmesi ve boşaltılması işlemine dayanmaktadır. Devamı yüksek frekanslar dalga kılavuzu, rezonans, çoklu frekans ve diğer yöntemler kullanılır.

Ferroelektrikler gibi bazı dielektriklerde, orantılı bağımlılık P ile Ε arasında [Ρ = ε 0 (ε ‒ 1)E] ve bu nedenle D ile E arasında, pratikte elde edilen olağan şekilde zaten ihlal edilmiştir elektrik alanları. Resmi olarak bu, ε(Ε) ≠ const bağımlılığı olarak tanımlanır. Bu durumda önemli elektriksel özellikler dielektrik, diferansiyel dielektrik sabitidir:

Doğrusal olmayan dielektriklerde, ε diff değeri genellikle güçlü bir sabit alanın eşzamanlı uygulanmasıyla zayıf alternatif alanlarda ölçülür ve değişken bileşen ε diff, tersinir dielektrik sabiti olarak adlandırılır.

Aydınlatılmış. Sanat'a bakın. Dielektrikler.