Plik przenikalność elektryczna Jest to parametr określający ilościowo odpowiedź ośrodka na obecność pola elektrycznego. Jest oznaczony grecką literą ε, a jej wartość dla pustki, która służy jako odniesienie dla innych mediów, jest następująca: εlub = 8,8541878176 x 10-12 dodwa /N.mdwa
Charakter medium nadaje mu szczególną odpowiedź na pola elektryczne. W ten sposób temperatura, wilgotność, masa cząsteczkowa, geometria cząsteczek składowych, naprężenia mechaniczne we wnętrzu lub preferencyjny kierunek w przestrzeni, w którym ułatwione jest istnienie pola..
W tym drugim przypadku mówi się, że materiał się prezentuje anizotropia. A jeśli żaden kierunek nie jest preferowany, brany jest pod uwagę materiał izotropowy. Przepuszczalność dowolnego jednorodnego ośrodka można wyrazić jako funkcję przepuszczalności próżni εlub używając wyrażenia:
ε = κεlub
Gdzie κ to względna przepuszczalność materiału, zwana również stała dielektryczna, bezwymiarowa ilość, która została określona eksperymentalnie dla wielu materiałów. Sposób przeprowadzenia tego pomiaru zostanie wyjaśniony później..
Indeks artykułów
Dielektryk to materiał, który nie przewodzi dobrze elektryczności, dlatego może służyć jako izolator. Jednak nie przeszkadza to materiałowi w reagowaniu na zewnętrzne pole elektryczne, tworząc własne..
W dalszej części przeanalizujemy reakcję izotropowych materiałów dielektrycznych, takich jak szkło, wosk, papier, porcelana i niektóre tłuszcze, które są powszechnie stosowane w elektronice..
Pole elektryczne na zewnątrz dielektryka może powstać pomiędzy dwoma metalowymi arkuszami płaskiego, równoległego kondensatora płytowego..
W dielektrykach, w przeciwieństwie do przewodników takich jak miedź, brakuje wolnych ładunków, które mogą poruszać się w materiale. Ich cząsteczki składowe są elektrycznie obojętne, ale ładunki mogą się nieznacznie zmieniać. W ten sposób można je zamodelować jako dipole elektryczne.
Dipol jest elektrycznie obojętny, ale ładunek dodatni jest oddzielony w niewielkiej odległości od ładunku ujemnego. W materiale dielektrycznym i przy braku zewnętrznego pola elektrycznego dipole są zwykle rozmieszczone losowo, jak pokazano na rysunku 2.
Kiedy dielektryk jest wprowadzany w środku pola zewnętrznego, na przykład utworzonego wewnątrz dwóch arkuszy przewodzących, dipole reorganizują się i ładunki rozdzielają się, tworząc wewnętrzne pole elektryczne w materiale w kierunku przeciwnym do pola zewnętrznego..
Kiedy następuje to przemieszczenie, mówi się, że jest to materiał spolaryzowane.
Ta indukowana polaryzacja powoduje powstanie netto lub wypadkowego pola elektrycznego I spadek, efekt pokazany na fig. 3, ponieważ pole zewnętrzne i pole wewnętrzne generowane przez wspomnianą polaryzację mają ten sam kierunek, ale przeciwne kierunki. Wielkość I jest dany przez:
E = E.lub - Ija
Pole zewnętrzne ulega redukcji dzięki oddziaływaniu z materiałem na czynnik zwany κ lub stałą dielektryczną materiału, będącą makroskopową właściwością tego materiału. Pod względem tej ilości pole wynikowe lub netto to:
E = E.lub/ κ
Stała dielektryczna κ jest względną przenikalnością elektryczną materiału, bezwymiarową ilością zawsze większą niż 1 i równą 1 w próżni.
κ = ε/ εlub
Lub ε = κεlub tak jak opisano na początku. Jednostki ε są takie same jak jednostki εlub: Cdwa /N.mdwa z M.
Efektem wstawienia dielektryka między płytki kondensatora jest umożliwienie magazynowania dodatkowych ładunków, czyli zwiększenie pojemności. Fakt ten odkrył Michael Faraday w XIX wieku.
Możliwe jest zmierzenie stałej dielektrycznej materiału za pomocą płaskiego, równoległego kondensatora płytowego w następujący sposób: gdy między płytami jest tylko powietrze, można wykazać, że pojemność jest określona przez:
dolub = εlub. A / d
Gdzie dolub to pojemność kondensatora, DO to powierzchnia płyt i re to odległość między nimi. Ale po włożeniu dielektryka pojemność wzrasta o współczynnik κ, jak widać w poprzedniej sekcji, a następnie nowa pojemność C jest proporcjonalna do oryginalnej:
C = κεlub. A / d = ε. A / d
Stosunek między końcową i początkową pojemnością jest stałą dielektryczną materiału lub względną przenikalnością:
κ = C / Club
Absolutną przenikalność elektryczną rozpatrywanego materiału jest znana poprzez:
ε = εlub . (C / Club)
Pomiary można łatwo przeprowadzić, jeśli masz multimetr zdolny do pomiaru pojemności. Alternatywą jest pomiar napięcia Vo między płytkami kondensatora bez dielektryka i odizolowanego od źródła. Następnie wprowadza się dielektryk i obserwuje się spadek napięcia, którego wartość wyniesie V..
Wtedy κ = Vlub / V
- Regulowany skraplacz z płaską równoległą płytą separacyjną.
- Śruba mikrometryczna lub noniuszowa.
- Multimetr z funkcją pomiaru pojemności.
- Papier milimetrowy.
- Wybierz separację re między płytami kondensatora i za pomocą multimetru zmierzyć pojemność dolub. Zapisz parę danych w tabeli wartości.
- Powtórz powyższą procedurę dla co najmniej 5 separacji płytek.
- Znajdź iloraz (A / d) dla każdej z mierzonych odległości.
- Dzięki wyrażeniu dolub = εlub. A / d wiadomo, że C.lub jest proporcjonalna do ilorazu (A / d). Wykreśl każdą wartość dolub z odpowiednią wartością A / d.
- Wizualnie dostosuj najlepszą linię i określ jej nachylenie. Lub znajdź nachylenie za pomocą regresji liniowej. Wartość nachylenia to przenikalność powietrza.
Odstęp między płytami nie powinien przekraczać około 2 mm, ponieważ równanie na pojemność równoległego płaskiego kondensatora zakłada nieskończone płytki. Jest to jednak dość dobre przybliżenie, ponieważ bok płytek jest zawsze znacznie większy niż odstęp między nimi..
W tym doświadczeniu określa się przenikalność powietrza, która jest bardzo zbliżona do próżni. Stała dielektryczna próżni wynosi κ = 1, a suchego powietrza κ = 100059.
Jeszcze bez komentarzy