Диэлектрическая проницаемость
Диэлектрическая проницаемость Количественной оценкой способности диэлектриков поляризоваться под действием внешнего электрического поля является относительная диэлектрическая проницаемость (Ԑ). Величина Ԑ представляет собой отношение заряда Q, полученного при некотором напряжении на конденсаторе с данным диэлектриком к заряду Qо, который можно получить в конденсаторе тех же геометрических размеров и при том же напряжении, если бы между электродами, находился вакуум.
где Q 0 – заряд конденсатора, если между электродами находится вакуум; Qд – заряд конденсатора, если между электродами находится диэлектрик. Заряд Qд обусловлен поляризацией данного диэлектрика. Из формулы (1) следует , что Ԑ не может быть меньше 1. Заряд конденсатора определяется по формуле: где С – емкость конденсатора, U – приложенное к конденсатору напряжение. Выражение (1) может быть представлено в виде:
где Со – емкость вакуумного конденсатора (геометрическая емкость). Отсюда следует, что Величина относительной диэлектрической проницаемости Ԑ показывает во сколько раз емкость конденсатора с диэлектриком больше емкости конденсатора таких же геометрических размеров, у которого между обкладками находится вакуум. Следовательно, величина Ԑ диэлектрика определяет величину емкости С электро- и радиотехнических конструкций.
Диэлектрическая проницаемость газов Газы имеют малую плотность из-за больших расстояний между молекулами. В газах может быть только электронная поляризация и даже, если газы полярны, то в них преобладает электронная поляризация. Диэлектрическая проницаемость газов близка к единице. Например : • водород - Ԑ=1, 00027; • кислород - Ԑ=1, 00055; • азот Ԑ=1, 0006. Чем больше радиус молекул газа, тем больше его диэлектрическая проницаемость.
Ԑ газов зависит от числа молекул в единице объема. Изменение числа молекул ( N ) в единице объема газа при изменении давления ( p ) или температуры ( t ) влияет на величину диэлектрической проницаемости газа: Например: ↑ p → ↑ N → ↑ Ԑ; ↓ p → ↓ N → ↓ Ԑ; ↑ t → ↓ N → ↓ Ԑ; ↓ t → ↑ N → ↑ Ԑ; На Ԑ влияет относительная влажность газа ( ). Чем больше относительная влажность газа , тем больше диэлектрическая проницаемость газа , т. к. даже дистиллированная вода имеет Ԑ=81.
Диэлектрическая проницаемость жидких диэлектриков Жидкие диэлектрики имеют молекулярное строение и могут быть: - неполярными - Ԑ≤ 2, 5; - полярными - Ԑ=3, 5÷ 5. В неполярных жидких диэлектриках происходит только электронная поляризация, Ԑ зависит от температуры и не зависит от частоты электрического поля. Ниже приведены зависимости Ԑ неполярной жидкости от температуры и частоты.
Зависимость диэлектрической проницаемости жидких неполярных диэлектриков от температуры и частоты
В полярных жидких диэлектриках происходят: • электронная поляризация • дипольно- релаксационная поляризация. Ԑ зависит от температуры и частоты.
Диэлектрическая проницаемость твердых диэлектриков В твердых диэлектриках возможны все виды поляризации. Для твердых неполярных диэлектриков характерны те же закономерности, что и для неполярных жидкостей и газов.
Твердые диэлектрики ионной структуры с плотной упаковкой ионов обладают электронной и ионной поляризациями и имеют Ԑ, изменяющуюся в широких пределах. Температурный коэффициент относительной диэлектрической проницаемости: как правило, положителен.
Твердые диэлектрики ионной структуры с неплотной упаковкой ионов, в которых наблюдаются электронная и ионно-релаксационная поляризации, имеют сравнительно небольшое значение Ԑ и большой положительный температурный коэффициент (TKԐ).
Полярные твердые диэлектрики обладают: - электронной поляризацией; - дипольно-релаксационной поляризацией. К таким диэлектрикам относятся: - целлюлоза и продукты ее переработки; - полярные полимеры (поливинилхлорид, политрифторхлорэтилен и т. д. ). Диэлектрическая проницаемость полярных твердых диэлектриков в большой степени зависит от температуры и от частоты приложенного электрического поля и имеет те же зависимости, что и полярные жидкие диэлектрики.
Выводы по теме «Диэлектрическая проницаемость» Ø Ԑ является количественной оценкой степени поляризации диэлектриков; Ø Ԑ зависит от агрегатного состояния вещества: - Ԑ газов ≈1; - неполярных жидких диэлектриков Ԑ ≤ 2, 5; - сегнетоэлектриков Ԑ ≈ 105÷ 106. Ø Ԑ зависит от строения диэлектрика; Ø Ԑ неполярных диэлектриков ионной структуры зависит только от температуры;
n Ԑ полярных диэлектриков зависит от температуры и частоты приложенного поля; n Ԑ зависит от влажности для газов, жидких диэлектриков и твердых диэлектриков с пористой структурой; n Ԑ не остается постоянной и изменяется в процессе эксплуатации диэлектриков.
Скачать презентацию Диэлектрическая проницаемость Диэлектрическая проницаемость Количественной оценкой способности
3 Диэлектрическая проницаемость.ppt