Каква е диелектричната константа на средата

Връщайки се в училище по уроци по физика, учителят, говорейки за електрически феномени, обясни какво е диелектричната константа на средата. В бъдеще, ако основната професия не е свързана с електротехниката, темата бе спокойно 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. Представете си най-простия кондензатор във вакуум. Нека да определим стойността на електрическото зареждане :

Qv = (U * S * Ег) / d,

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

Но в кондензаторите на разделящата плоча средата може да бъде не само вакуум, но и всеки друг диелектричен материал. Очевидно е, че в този случай диелектричната константа на средата се различава от "Ev", поради което зареждането варира. Ако кондензаторът е свързан към източника на ЕМП, тогава стойността на заряда на плочите става Qz. Диелектричната константа на материала е съотношението на заряда на плочите на свързания кондензатор Qz към заряда в случая на вакуума 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 спира, друг феномен се случва. Стойността на напрежението намалява и вследствие на това се намалява силата на електрическото 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), а тъй като диполите се самоориентират, относителната проницаемост е доста висока. Стойността на тяхната пропускливост често надвишава 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. Заслужава 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 срещаните диелектрични материали данните за пропускливост са дадени в съответните таблици, така че при извършване на изчисления няма затруднения 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 др. Всички тези материали, които имат по-голяма пропускливост, повишават стойността на натрупаната заряд на плочите. С други думи, капацитетът може да бъде регулиран не само от подреждането на плочите, 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).