Каква е диелектричната константа на средата

Обратно в училище по уроци по физика, учител, който говори електрически явления, Той обясни, какво е диелектричната проницаемост на средата. В бъдеще, ако основната професия не е свързана с електротехниката, темата бе безопасно забравена. В този документ ще си припомним какво стои зад това определение.

Обикновено, за да се обясни терминът "диелектрична проницаемост на средата", обичайно е да се обмисли пример с кондензатор, чиито плочи са плоски. Ние представляваме най-простия кондензатор във вакуум. Определете стойността електрически заряд:

Qv = (U * S * Ег) / d,

където d е разстоянието между плочите, U е напрежението, S е площта на плочата и Ev е диелектрикът. константа. Последното е референтна стойност, тя представлява диелектричната константа на средата без въздух (вакуум) и е равна на 8,85 * 10 при мощност от -12 Farad на метър.

Но в кондензаторите на разделящата плоча средата може да действа не само като вакуум, но и с всеки друг диелектричен материал. Очевидно е, че в този случай диелектричната константа на средата се различава от "Ев" и поради това зарядът варира. Ако кондензаторът е свързан към източника на ЕМП, зареждането на плочите става Qz. Диелектричната константа на материала е съотношението на заряда на плочите на свързания кондензатор Qz към заряда в случая на вакуум Qv,

E = Qz / Qv.

Очевидно няма измерение. Захранващият кондензатор консумира допълнителна мощност от източника.

Всъщност това е относителната проницаемост на средата. Показва колко пъти интензитетът на взаимодействие между зарежданията, разделени с диелектрик, намалява в сравнение с плочите във вакуум. Също така може да се каже, че това е една от характеристиките на материала.

Ако обаче, когато се натрупа зареждането на плочите, енергийното захранване спре, се случва друго явление. Напрежението намалява и вследствие на това пада силата на електричното поле. Защо?

Всеки материал се състои от атоми с електрони, които се въртят около ядрото. Когато се появи електрическо поле, носителите на заряд са разпръснати във всяка молекула в зависимост от полярността на външното действие - има така наречената поляризация, образуваща дипол. Това е неговата електронна форма. Самият материал може да се състои от полярни и неполярни молекули. В първия случай, молекулата е ориентирана според полето (напрежение) и тъй като диполите се самоориентират, относителната проницаемост е доста висока. Стойността на тяхната пропускливост често надхвърля 100 единици. Във втория случай (неполярни молекули), въпреки че диполното поле се формира поради действието на диполното поле, част от енергията се изразходва за поддържане на пространствената им конфигурация, поради което пропускливостта е незначителна и рядко надхвърля 5 единици. Трябва да се отбележи, че газообразното вещество винаги има нисък индекс на пропускливост поради малкия брой молекули на единица обем независимо от естествената им структура.

За най-често диелектрични материали данните за пропускливост са дадени в съответните таблици, следователно при извършване на изчисленията няма трудност при определяне на желаната стойност. Интересно е, че въздухът има пропускливост от 1 единица. Това обяснява защо в кондензаторите се използват различни допълнителни диелектрични слоеве - керамика, слюда, парафин и т.н. Всички тези материали, които имат по-голяма пропускливост, увеличават стойността на натрупаната заряд на плочите. С други думи, капацитетът може да бъде регулиран не само от начина, по който са подредени пластините, но и от материала, който ги разделя. Шампиони сред вещества с висока пропускливост са керамични (около 80) и пречистени от примеси вода (не по-малко от 81).