Шта је диелектрична константа

Свака супстанца или тело које нас окружује има одређена електрична својства. То је због молекуларне и атомске структуре: присуство наелектрисаних честица у међусобно везаном или слободном стању.

Када на супстанцу не делује спољашње електрично поље, ове честице су распоређене тако да се међусобно уравнотежују и не стварају додатно електрично поље у целој укупној запремини. У случају спољашње примене електричне енергије унутар молекула и атома, долази до прерасподеле наелектрисања, што доводи до стварања сопственог унутрашњег електричног поља усмереног против спољашњег.

Ако се вектор примењеног спољашњег поља означи као «Е0», а унутрашњег «Е'», онда ће укупно поље «Е» бити збир енергија ове две величине.

У струји је уобичајено да се супстанце поделе на:

• жице;

• диелектрика.

Ова класификација постоји дуго времена, иако је прилично произвољна, пошто многа тела имају различита или комбинована својства.

Диригенти

Као проводници се користе носачи који имају бесплатне наплате.Најчешће, метали делују као проводници, пошто су у њиховој структури увек присутни слободни електрони, који су у стању да се крећу по запремини супстанце и истовремено су учесници топлотних процеса.

Када се проводник изолује од дејства спољашњих електричних поља, тада се у њему ствара равнотежа позитивних и негативних наелектрисања из јонских решетки и слободних електрона. Ова равнотежа се одмах руши када проводник у електричном пољу — због енергије при којој почиње прерасподела наелектрисаних честица и на спољној површини се појављују неуравнотежена наелектрисања са позитивним и негативним вредностима.

Ова појава се обично назива електростатичка индукција... Наелектрисања које наелектрише на површини метала називају се индукционим наелектрисањем.

Индуктивна наелектрисања формирана у проводнику формирају сопствено поље Е ', које компензује дејство спољашњег Е0 унутар проводника. Дакле, вредност укупног, укупног електростатичког поља је компензована и једнака је 0. У овом случају, потенцијали свих тачака и унутра и споља су исти.

Добијени закључак показује да унутар проводника, чак и са спојеним спољним пољем, нема разлике потенцијала и електростатичких поља. Ова чињеница се користи у заштити — примени методе електростатичке заштите људи и електричне опреме осетљиве на индукована поља, посебно прецизних мерних инструмената и микропроцесорске технологије.

Заштићена одећа и обућа од тканина са проводљивим нитима, укључујући шешире, користе се у електроенергетици за заштиту особља које ради у условима повећаног напона који ствара високонапонска опрема.

Диелектрици

Ово је назив супстанци које имају изолациона својства. Они садрже само међусобно повезане накнаде, а не бесплатне. Сви имају позитивне и негативне честице везане у неутралном атому, лишене слободе кретања. Они су распоређени унутар диелектрика и не померају се под дејством примењеног спољашњег поља Е0.

Међутим, његова енергија и даље изазива одређене промене у структури супстанце — унутар атома и молекула мења се однос позитивних и негативних честица, а на површини супстанце се појављују прекомерни, неуравнотежени повезани наелектрисања, формирајући унутрашње електрично поље. Е '. Усмерен је против напетости примењене споља.

Ова појава се назива диелектрична поларизација... Карактерише је то што се унутар супстанце појављује електрично поље Е, настало дејством спољашње енергије Е0, али ослабљено противљењем унутрашњег Е '.

Врсте поларизације

Унутар диелектрика је два типа:

1. оријентација;

2. електронски.

Први тип има додатно име диполна поларизација. То је својствено диелектрицима са помереним центрима на негативним и позитивним наелектрисањем, који формирају молекуле микроскопских дипола — неутрални скуп од два наелектрисања. Ово је карактеристично за воду, азот-диоксид, водоник-сулфид.

Без дејства спољашњег електричног поља, молекуларни диполи таквих супстанци су оријентисани на хаотичан начин под утицајем процеса на радној температури. Истовремено, ни у једној тачки унутрашње запремине и на спољној површини диелектрика нема електричног набоја.

Ова слика се мења под утицајем спољашње примењене енергије, када диполи мало промене своју оријентацију и на површини се појављују области некомпензованих макроскопских везаних наелектрисања, формирајући поље Е' са смером супротном од примењеног Е0.

Са таквом поларизацијом, температура има велики утицај на процесе, изазивајући топлотно кретање и стварајући дезоријентишуће факторе.

Електронска поларизација, еластични механизам

Манифестује се у неполарним диелектрицима — материјалима другачијег типа са молекулима лишеним диполног момента, који се под утицајем спољашњег поља деформишу тако да су позитивна наелектрисања оријентисана у правцу вектора Е0, а негативна наелектрисања су оријентисана у супротном смеру.

Као резултат, сваки од молекула делује као електрични дипол оријентисан дуж осе примењеног поља. На тај начин они стварају на спољној површини своје поље Е' у супротном смеру.

У таквим супстанцама деформација молекула и самим тим поларизација услед дејства спољашњег поља не зависе од њиховог кретања под утицајем температуре. Метан ЦХ4 може се навести као пример неполарног диелектрика.

Нумеричка вредност унутрашњег поља две врсте диелектрика прво се мења по величини у директној сразмери са повећањем спољашњег поља, а затим, када се достигне засићење, јављају се нелинеарни ефекти. Они настају када су сви молекуларни диполи распоређени дуж линија силе поларних диелектрика или су се десиле промене у структури неполарне материје, услед јаке деформације атома и молекула великом енергијом примењеном споља.

У пракси су такви случајеви ретки — обично се квар или квар изолације дешава раније.

Диелектрична константа

Међу изолационим материјалима, важну улогу имају електричне карактеристике и индикатори као што је диелектрична константа... Може се мерити помоћу две различите карактеристике:

1. апсолутна вредност;

2. релативна вредност.

Термин апсолутне диелектричне константе супстанце εа се користи када се односи на математичку нотацију Кулоновог закона. Она у виду коефицијента εα повезује векторе индукције Д и интензитета Е.

Подсетимо се да је француски физичар Шарл де Кулон, користећи сопствену торзиону вагу, истраживао законе електричних и магнетних сила између малих наелектрисаних тела.

Одређивање релативне пропустљивости медијума се користи за карактеризацију изолационих својстава супстанце. Он процењује однос силе интеракције између два тачкаста наелектрисања под два различита услова: у вакууму и у радном окружењу. У овом случају, индекси вакуума се узимају као 1 (εв = 1), док су за реалне супстанце увек већи, εр> 1.

Нумерички израз εр је приказан као бездимензионална величина која се објашњава ефектом поларизације у диелектрицима и користи се за процену њихових карактеристика.

Вредности диелектричне константе појединачних медија (на собној температури)

Супстанца ε Супстанца ε Сегнет со 6000 Дијамант 5.7 Рутил (на оптичкој оси) 170 Вода 81 Полиетилен 2.3 Етанол 26.8 Силицијум 12.0 Лискун 6 Стаклена чаша 5-16 Угљен-диоксид 1.000599 НаЦл 1.000599 НаЦл 2.31.2.2. 22 Ваздух (760 ммХг) 1,00057