Διηλεκτρική διαπερατότητα

Το επίπεδο πολωσιμότητας μιας ουσίας χαρακτηρίζεται από μια ειδική τιμή, η οποία ονομάζεται διηλεκτρική διαπερατότητα. Εξετάστε τι είναι αυτή η τιμή.

Ας υποθέσουμε ότι η ένταση ενός ομοιογενούς πεδίουμεταξύ δύο φορτισμένων πλακών σε κενό είναι ίση με το Εο. Τώρα γεμίστε το χάσμα μεταξύ τους με οποιοδήποτε διηλεκτρικό. Τα ηλεκτρικά φορτία, τα οποία εμφανίζονται στο όριο μεταξύ του διηλεκτρικού και του αγωγού λόγω της πόλωσης του, εξουδετερώνουν εν μέρει την επίδραση των φορτίων στις πλάκες. Η δύναμη Ε αυτού του πεδίου θα είναι μικρότερη από την ένταση Εο.

Η εμπειρία αποκαλύπτει ότι με μια συνεπήγεμίζοντας το κενό μεταξύ των πλακών με ίσα διηλεκτρικά, οι έννοιες του πεδίου θα είναι διαφορετικές. Συνεπώς, γνωρίζοντας την τιμή του λόγου της έντασης του ηλεκτρικού πεδίου μεταξύ των πλακών απουσία ενός μονωτήρα Ε και παρουσία ενός μονωτήρα Ε, μπορεί να προσδιοριστεί η πολικότητα του, δηλ. της διηλεκτρικής διαπερατότητας. Η τιμή αυτή συνήθως υποδηλώνεται από το ελληνικό γράμμα ԑ (epsilon). Ως εκ τούτου, μπορούμε να γράψουμε:

ԑ = Ε / Ε.

Η διηλεκτρική σταθερά δείχνει πόσες φορές η ισχύς πεδίου αυτών των φορτίων στο διηλεκτρικό (ομοιογενές) θα είναι μικρότερη από ό, τι στο κενό.

Μείωση της δύναμης αλληλεπίδρασης μεταξύ των φορτίωνπροκαλείται από τις διεργασίες πόλωσης του μέσου. Σε ένα ηλεκτρικό πεδίο, τα ηλεκτρόνια σε άτομα και μόρια μειώνονται σε σχέση με τα ιόντα και δημιουργείται διπολική στιγμή. Δηλαδή. αυτά τα μόρια που έχουν τη δική τους διπολική ροπή (ιδιαίτερα μόρια νερού) προσανατολίζονται σε ένα ηλεκτρικό πεδίο. Αυτές οι στιγμές δημιουργούν το δικό τους ηλεκτρικό πεδίο, εναντίον του πεδίου που προκάλεσε την εμφάνισή τους. Ως αποτέλεσμα, το συνολικό ηλεκτρικό πεδίο μειώνεται. Σε μικρά πεδία αυτό το φαινόμενο περιγράφεται από την έννοια της διηλεκτρικής διηθητικότητας.

Παρακάτω είναι η διηλεκτρική σταθερά σε κενό διαφόρων ουσιών:

Αέρας ......................................... .... 1.0006

Παραφινάρισμα .............................. .... 2

Πλέξιγκλας (πλεξιγκλάς) ...... 3-4

Εβονίτης ................................. .. ... 4

Πορσελάνη ................................. .... 7

Γυαλί ................................................................. .4-7

Μίκα ................................. ... .4-5

Φυσικό μετάξι ............ 4-5

Σχιστόλιθος .............................. 6-7

Κεχριμπάρι .............................. ... ...... 12.8

Νερό .................................... ... .81

Αυτές οι τιμές της διαπερατότηταςΟι ουσίες αναφέρονται σε θερμοκρασίες περιβάλλοντος μεταξύ 18 και 20 ° C. Έτσι, η διηλεκτρική σταθερά στερεών κυμαίνεται ασήμαντα με τη θερμοκρασία, εκτός από τα σιδηροηλεκτρικά.

Αντίθετα, μειώνεται με τα αέρια λόγω της αύξησης της θερμοκρασίας και των αυξήσεων σε σχέση με την αύξηση της πίεσης. Στην πράξη, η διηλεκτρική σταθερά του αέρα λαμβάνεται ως ενότητα.

Οι ακαθαρσίες σε μικρές ποσότητες έχουν μικρή επίδραση στο επίπεδο διηλεκτρικής διαπερατότητας των υγρών.

Αν τοποθετηθούν δύο αυθαίρετες τελικές χρεώσειςδιηλεκτρικό, η ένταση του πεδίου που δημιουργείται από κάθε ένα από αυτά τα φορτία στο σημείο εύρεσης μιας άλλης φόρτισης μειώνεται κατά ένα συντελεστή ԑ. Από αυτό προκύπτει ότι η δύναμη με την οποία οι εν λόγω χρεώσεις αλληλεπιδρούν μεταξύ τους είναι επίσης ԑ φορές μικρότερη. Επομένως, ο νόμος Coulomb για τις φορτίσεις που τοποθετούνται σε ένα διηλεκτρικό προϊόν εκφράζεται από τον τύπο:

F = (q1q2) / (ԑₐr2).

στο σύστημα SI:

F = (q1q2) / (4πԑₐr2),

όπου F είναι η δύναμη της αλληλεπίδρασης, q1 και q2, είναι τα φορτία, ԑ είναι η απόλυτη διαπερατότητα του μέσου και r είναι η απόσταση μεταξύ των σημείων φόρτισης.

Η τιμή του ԑ μπορεί να εμφανιστεί αριθμητικά στοσχετικές μονάδες (σε σχέση με την απόλυτη διηλεκτρική διαπερατότητα του κενού ԑo). Η ποσότητα ԑ = ԑₐ / ԑο ονομάζεται σχετική διηλεκτρική. Αποκαλύπτει πόσες φορές η αλληλεπίδραση μεταξύ των φορτίων σε ένα άπειρο ομοιογενές μέσο είναι ασθενέστερη από ό, τι σε ένα κενό. Το ԑ = ԑₐ / ԑο καλείται συχνά σύμπλοκο διηλεκτρικό σταθερό. Η αριθμητική τιμή του, καθώς και η διαστασιολόγησή του, εξαρτώνται από το σύστημα επιλογής των μονάδων. και η τιμή του ԑ δεν εξαρτάται. Έτσι, στο σύστημα CASEC, ԑο = 1 (αυτή είναι η τέταρτη βασική μονάδα). στο σύστημα SI, η διηλεκτρική σταθερά του κενού εκφράζεται ως:

ԑο = 1 / (4π˖9˖109) Farad / Meter = 8.85˖10-² p / m (σε αυτό το σύστημα ԑο είναι μια παράγωγη τιμή).

</ p>