ค่าคงที่ไดอิเล็กตริก ค่าคงที่ไดอิเล็กตริก

ค่าของ ε ซึ่งแสดงว่าแรงปฏิกิริยาของประจุไฟฟ้าสองประจุในตัวกลางมีค่าน้อยกว่าในสุญญากาศกี่ครั้ง ในสื่อไอโซโทรปิก ε สัมพันธ์กับความไวต่อไดอิเล็กตริก χ โดยความสัมพันธ์: ε = 1 + 4π χ ความอนุญาติซึมของตัวกลางแอนไอโซทรอปิกคือเทนเซอร์ การอนุญาติให้ขึ้นอยู่กับความถี่ของสนาม ในสนามไฟฟ้าแรง การอนุญาติให้ขึ้นกับความแรงของสนาม

ไดอิเล็กทริก PERMITTIVITY ปริมาณไร้มิติ e แสดงจำนวนครั้งของแรงปฏิกิริยา F ระหว่างประจุไฟฟ้าในตัวกลางที่กำหนดน้อยกว่าแรงปฏิกิริยา F o ในสุญญากาศ:
e \u003d F เกี่ยวกับ / F.
ค่าคงที่ไดอิเล็กตริกแสดงจำนวนครั้งที่สนามถูกทำให้อ่อนแอโดยไดอิเล็กตริก (ซม.ไดอิเล็กทริก), การกำหนดลักษณะเชิงปริมาณคุณสมบัติของไดอิเล็กทริกที่จะโพลาไรซ์ในสนามไฟฟ้า
ค่าของการอนุญาติสัมพัทธ์ของสารซึ่งกำหนดระดับของความสามารถในการโพลาไรซ์นั้นถูกกำหนดโดยกลไกของโพลาไรเซชัน (ซม.โพลาไรซ์). อย่างไรก็ตาม ค่าในวงกว้างก็ขึ้นอยู่กับสถานะของการรวมตัวของสารด้วย เนื่องจากในระหว่างการเปลี่ยนสถานะจากสถานะหนึ่งไปยังอีกสถานะหนึ่ง ความหนาแน่นของสาร ความหนืดและไอโซโทรปีของสารจะเปลี่ยนแปลงอย่างมีนัยสำคัญ (ซม.ไอโซโทรปี).
ค่าคงที่ไดอิเล็กตริกของก๊าซ
ก๊าซมีความหนาแน่นต่ำมากเนื่องจาก ระยะทางไกลระหว่างโมเลกุล ด้วยเหตุนี้โพลาไรเซชันของก๊าซทั้งหมดจึงมีความสำคัญและ ค่าคงที่ไดอิเล็กตริกพวกเขาใกล้ชิดกับความสามัคคี โพลาไรเซชันของแก๊สอาจเป็นแบบอิเลคทรอนิกส์หรือไดโพลล้วนๆ หากโมเลกุลของแก๊สมีขั้ว แต่ในกรณีนี้ โพลาไรซ์ของอิเล็กตรอนก็มีความสำคัญอันดับแรกเช่นกัน โพลาไรเซชันของก๊าซต่างๆ ยิ่งมาก ยิ่งรัศมีของโมเลกุลแก๊สยิ่งใหญ่ขึ้น และมีค่าใกล้เคียงกับกำลังสองของดัชนีการหักเหของแสงสำหรับก๊าซนี้
การพึ่งพาของก๊าซกับอุณหภูมิและความดันนั้นพิจารณาจากจำนวนโมเลกุลต่อหน่วยปริมาตรของก๊าซ ซึ่งแปรผันตามความดันและเป็นสัดส่วนผกผันกับอุณหภูมิสัมบูรณ์
อากาศภายใต้สภาวะปกติมีค่า e = 1.0006 และค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิมีค่าประมาณ 2 10 -6K -1 .
ค่าคงที่ไดอิเล็กตริกของไดอิเล็กตริกเหลว
ไดอิเล็กทริกเหลวสามารถประกอบด้วยโมเลกุลที่ไม่มีขั้วหรือไม่มีขั้ว ค่า e ของของเหลวที่ไม่มีขั้วถูกกำหนดโดยโพลาไรซ์ของอิเล็กตรอน ดังนั้นจึงมีขนาดเล็ก ใกล้กับค่ากำลังสองของการหักเหของแสง และมักจะไม่เกิน 2.5 การพึ่งพา e ของของเหลวที่ไม่มีขั้วต่ออุณหภูมิสัมพันธ์กับการลดลงของจำนวนโมเลกุลต่อหน่วยปริมาตร กล่าวคือ เมื่อความหนาแน่นลดลง และค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิใกล้เคียงกับค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิของการขยายตัวของปริมาตร ของเหลว แต่แตกต่างกันในเครื่องหมาย
โพลาไรเซชันของของเหลวที่มีโมเลกุลไดโพลถูกกำหนดพร้อมกันโดยส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์และการคลายไดโพล ของเหลวดังกล่าวมีค่าคงที่ไดอิเล็กตริกยิ่งมีค่าของโมเมนต์ไฟฟ้าของไดโพลมากขึ้น (ซม.ไดโพล)และจำนวนโมเลกุลต่อหน่วยปริมาตรมากขึ้น การพึ่งพาอุณหภูมิในกรณีของของเหลวขั้วโลกนั้นซับซ้อน
ค่าคงที่ไดอิเล็กตริกของไดอิเล็กตริกที่เป็นของแข็ง
ที่ ของแข็งสามารถรับค่าตัวเลขได้หลากหลายตามความหลากหลาย ลักษณะโครงสร้างอิเล็กทริกที่เป็นของแข็ง ในไดอิเล็กทริกที่เป็นของแข็ง โพลาไรซ์ทุกประเภทเป็นไปได้
ค่าที่น้อยที่สุดของ e มีไดอิเล็กทริกที่เป็นของแข็งประกอบด้วยโมเลกุลที่ไม่มีขั้วและมีโพลาไรซ์ทางอิเล็กทรอนิกส์เท่านั้น
ไดอิเล็กทริกที่เป็นของแข็งซึ่งเป็นผลึกไอออนิกที่มีอนุภาคหนาแน่นมีโพลาไรซ์แบบอิเล็กทรอนิกส์และไอออนิกและมีค่า e ที่อยู่ในช่วงกว้าง (e เกลือสินเธาว์ - 6; e คอรันดัม - 10; e rutile - 110; e แคลเซียมไททาเนต - 150).
e ของแก้วอนินทรีย์หลายชนิดที่เข้าใกล้โครงสร้างของไดอิเล็กทริกอสัณฐานอยู่ในช่วงที่ค่อนข้างแคบตั้งแต่ 4 ถึง 20
ไดอิเล็กทริกอินทรีย์แบบมีขั้วมีโพลาไรซ์แบบคลายขั้วแบบไดโพลในสถานะของแข็ง ของวัสดุเหล่านี้ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิและความถี่ของแรงดันไฟฟ้าที่ใช้ในระดับมาก โดยเป็นไปตามกฎหมายเดียวกันกับของเหลวไดโพล

การอนุญาตสัมพัทธ์สิ่งแวดล้อม ε - ไร้มิติ ปริมาณทางกายภาพลักษณะคุณสมบัติของตัวกลางที่เป็นฉนวน (ไดอิเล็กทริก) เกี่ยวข้องกับผลของโพลาไรเซชันของไดอิเล็กทริกภายใต้การกระทำของ สนามไฟฟ้า(และด้วยความไวต่อไดอิเล็กตริกของตัวกลางที่แสดงลักษณะพิเศษนี้) ค่าของ ε แสดงว่าแรงปฏิกิริยาของประจุไฟฟ้าสองประจุในตัวกลางมีค่าน้อยกว่าในสุญญากาศกี่ครั้ง ความยอมจำเพาะสัมพัทธ์ของอากาศและก๊าซอื่นๆ ส่วนใหญ่ภายใต้สภาวะปกตินั้นใกล้เคียงกับความเป็นน้ำหนึ่งใจเดียวกัน (เพราะมีความหนาแน่นต่ำ) สำหรับไดอิเล็กตริกที่เป็นของแข็งหรือของเหลวส่วนใหญ่ การอนุญาติสัมพัทธ์มีตั้งแต่ 2 ถึง 8 (สำหรับสนามไฟฟ้าสถิต) ค่าคงที่ไดอิเล็กตริกของน้ำในสนามสถิตค่อนข้างสูง - ประมาณ 80 ค่าของมันมีค่ามากสำหรับสารที่มีโมเลกุลที่มีไดโพลไฟฟ้าขนาดใหญ่ ค่าการยอมให้สัมพัทธ์ของเฟอร์โรอิเล็กทริกมีค่าเป็นหมื่นและหลายแสน

การใช้งานจริง

ความเปราะบางของไดอิเล็กตริกเป็นหนึ่งในพารามิเตอร์หลักในการออกแบบตัวเก็บประจุไฟฟ้า การใช้วัสดุที่มีค่าคงที่ไดอิเล็กตริกสูงสามารถลดขนาดทางกายภาพของตัวเก็บประจุได้อย่างมาก

พารามิเตอร์การอนุญาติให้ถูกนำมาพิจารณาเมื่อออกแบบแผงวงจรพิมพ์ ค่าคงที่ไดอิเล็กตริกของสารระหว่างชั้นรวมกับความหนาจะส่งผลต่อค่าประจุไฟฟ้าสถิตตามธรรมชาติของชั้นพลังงาน และยังส่งผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อความต้านทานคลื่นของตัวนำบนกระดาน

การพึ่งพาความถี่

ควรสังเกตว่าการอนุญาติให้ขึ้นอยู่กับความถี่ของสนามแม่เหล็กไฟฟ้าเป็นอย่างมาก สิ่งนี้ควรนำมาพิจารณาเสมอ เนื่องจากตารางคู่มือมักจะมีข้อมูลสำหรับสนามสแตติกหรือความถี่ต่ำถึงหลายหน่วยของ kHz โดยไม่ระบุข้อเท็จจริงนี้ ในเวลาเดียวกัน ยังมีวิธีการทางแสงในการรับค่าการยอมให้สัมพัทธ์จากดัชนีการหักเหของแสงโดยใช้เครื่องวัดระยะและเครื่องวัดการหักเหของแสง ค่าที่ได้จากวิธีออปติคัล (ความถี่ 10 14 Hz) จะแตกต่างอย่างมากจากข้อมูลในตาราง

พิจารณาตัวอย่างเช่นกรณีของน้ำ ในกรณีของสนามไฟฟ้าสถิตย์ (ความถี่เป็นศูนย์) การอนุญาติสัมพัทธ์ภายใต้สภาวะปกติจะอยู่ที่ประมาณ 80 กรณีนี้ขึ้นกับความถี่อินฟราเรด เริ่มต้นที่ประมาณ 2 GHz εrเริ่มตก ในช่วงแสง εrอยู่ที่ประมาณ 1.8 ซึ่งสอดคล้องกับข้อเท็จจริงที่ว่าในช่วงแสงดัชนีการหักเหของแสงของน้ำคือ 1.33 ในช่วงความถี่ที่แคบซึ่งเรียกว่าการดูดกลืนแสงไดอิเล็กทริกลดลงเป็นศูนย์ ซึ่งทำให้บุคคลมีกลไกการมองเห็นในชั้นบรรยากาศของโลกที่อิ่มตัวด้วยไอน้ำ เมื่อความถี่เพิ่มขึ้น คุณสมบัติของสื่อจะเปลี่ยนไปอีกครั้ง

ค่าคงที่ไดอิเล็กตริกสำหรับสารบางชนิด

การอนุญาตสัมพัทธ์

การอนุญาตสัมพัทธ์สภาพแวดล้อม ε คือปริมาณทางกายภาพที่ไม่มีมิติซึ่งกำหนดคุณสมบัติของตัวกลางที่เป็นฉนวน (ไดอิเล็กทริก) มันเกี่ยวข้องกับผลของโพลาไรเซชันของไดอิเล็กทริกภายใต้การกระทำของสนามไฟฟ้า (และด้วยค่าความไวต่อไดอิเล็กตริกของตัวกลางที่แสดงลักษณะพิเศษนี้) ค่าของ ε แสดงว่าแรงปฏิกิริยาของประจุไฟฟ้าสองประจุในตัวกลางมีค่าน้อยกว่าในสุญญากาศกี่ครั้ง ความยอมจำเพาะสัมพัทธ์ของอากาศและก๊าซอื่นๆ ส่วนใหญ่ภายใต้สภาวะปกตินั้นใกล้เคียงกับความเป็นน้ำหนึ่งใจเดียวกัน (เพราะมีความหนาแน่นต่ำ) สำหรับไดอิเล็กตริกที่เป็นของแข็งหรือของเหลวส่วนใหญ่ การอนุญาติสัมพัทธ์มีตั้งแต่ 2 ถึง 8 (สำหรับสนามไฟฟ้าสถิต) ค่าคงที่ไดอิเล็กตริกของน้ำในสนามสถิตค่อนข้างสูง - ประมาณ 80 ค่าของมันมีค่ามากสำหรับสารที่มีโมเลกุลที่มีไดโพลไฟฟ้าขนาดใหญ่ ค่าการยอมให้สัมพัทธ์ของเฟอร์โรอิเล็กทริกมีค่าเป็นหมื่นและหลายแสน

การวัด

ค่าการยอมให้สัมพัทธ์ของสาร εrสามารถกำหนดได้โดยการเปรียบเทียบความจุของตัวเก็บประจุทดสอบกับไดอิเล็กตริกที่กำหนด (C x) และความจุของตัวเก็บประจุเดียวกันในสุญญากาศ (C o):

การใช้งานจริง

ความเปราะบางของไดอิเล็กตริกเป็นหนึ่งในพารามิเตอร์หลักในการออกแบบตัวเก็บประจุไฟฟ้า การใช้วัสดุที่มีค่าคงที่ไดอิเล็กตริกสูงสามารถลดขนาดทางกายภาพของตัวเก็บประจุได้อย่างมาก

ความจุของตัวเก็บประจุถูกกำหนด:

ที่ไหน εrคือการยอมให้สารระหว่างแผ่นเปลือกโลก ε o- ค่าคงที่ทางไฟฟ้า ส- พื้นที่ของแผ่นตัวเก็บประจุ d- ระยะห่างระหว่างจาน

พารามิเตอร์การอนุญาติให้ถูกนำมาพิจารณาเมื่อออกแบบแผงวงจรพิมพ์ ค่าคงที่ไดอิเล็กตริกของสารระหว่างชั้นรวมกับความหนาจะส่งผลต่อค่าประจุไฟฟ้าสถิตตามธรรมชาติของชั้นพลังงาน และยังส่งผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อความต้านทานคลื่นของตัวนำบนกระดาน

การพึ่งพาความถี่

ควรสังเกตว่าการอนุญาติให้ขึ้นอยู่กับความถี่ของสนามแม่เหล็กไฟฟ้าเป็นอย่างมาก สิ่งนี้ควรนำมาพิจารณาเสมอ เนื่องจากตารางคู่มือมักจะมีข้อมูลสำหรับสนามสแตติกหรือความถี่ต่ำถึงหลายหน่วยของ kHz โดยไม่ระบุข้อเท็จจริงนี้ ในเวลาเดียวกัน ยังมีวิธีการทางแสงในการรับค่าการยอมให้สัมพัทธ์จากดัชนีการหักเหของแสงโดยใช้เครื่องวัดระยะและเครื่องวัดการหักเหของแสง ค่าที่ได้จากวิธีออปติคัล (ความถี่ 10 14 Hz) จะแตกต่างอย่างมากจากข้อมูลในตาราง

พิจารณาตัวอย่างเช่นกรณีของน้ำ ในกรณีของสนามไฟฟ้าสถิตย์ (ความถี่เป็นศูนย์) การอนุญาติสัมพัทธ์ภายใต้สภาวะปกติจะอยู่ที่ประมาณ 80 กรณีนี้ขึ้นกับความถี่อินฟราเรด เริ่มต้นที่ประมาณ 2 GHz εrเริ่มตก ในช่วงแสง εrอยู่ที่ประมาณ 1.8 ซึ่งสอดคล้องกับข้อเท็จจริงที่ว่าในช่วงแสงดัชนีการหักเหของแสงของน้ำคือ 1.33 ในช่วงความถี่ที่แคบซึ่งเรียกว่าการดูดกลืนแสงไดอิเล็กทริกลดลงเป็นศูนย์ ซึ่งทำให้บุคคลมีกลไกการมองเห็นในชั้นบรรยากาศของโลกที่อิ่มตัวด้วยไอน้ำ เมื่อความถี่เพิ่มขึ้น คุณสมบัติของสื่อจะเปลี่ยนไปอีกครั้ง พฤติกรรมการยอมให้น้ำสัมพัทธ์ในช่วงความถี่ 0 ถึง 10 12 (อินฟราเรด) สามารถอ่านได้ที่ (eng.)

หมายเหตุ

ดูสิ่งนี้ด้วย

• การยอมให้สูญญากาศ (ค่าคงที่ทางไฟฟ้า)

ค่าคงที่ไดอิเล็กตริกสำหรับสารบางชนิด

ค่าคงที่ไดอิเล็กตริกสิ่งแวดล้อม - ปริมาณทางกายภาพที่กำหนดคุณสมบัติของตัวกลางที่เป็นฉนวน (ไดอิเล็กทริก) และแสดงการพึ่งพาของการเหนี่ยวนำไฟฟ้าต่อความแรงของสนามไฟฟ้า

ถูกกำหนดโดยผลของโพลาไรเซชันของไดอิเล็กทริกภายใต้การกระทำของสนามไฟฟ้า

มีการอนุญาตแบบสัมพัทธ์และสัมบูรณ์

ค่าความยอมจำเพาะสัมพัทธ์ ε ไม่มีมิติ และแสดงให้เห็นว่าแรงปฏิกิริยาของประจุไฟฟ้าสองประจุในตัวกลางมีค่าน้อยกว่าในสุญญากาศกี่ครั้ง ค่านี้สำหรับอากาศและก๊าซอื่นๆ ส่วนใหญ่ภายใต้สภาวะปกตินั้นใกล้เคียงกับความเป็นหนึ่งเดียวกัน (เนื่องจากมีความหนาแน่นต่ำ) สำหรับไดอิเล็กตริกที่เป็นของแข็งหรือของเหลวส่วนใหญ่ การอนุญาติสัมพัทธ์มีตั้งแต่ 2 ถึง 8 (สำหรับสนามไฟฟ้าสถิต) ค่าคงที่ไดอิเล็กตริกของน้ำในสนามสถิตค่อนข้างสูง - ประมาณ 80 ค่าของมันมีขนาดใหญ่สำหรับสารที่มีโมเลกุลที่มีโมเมนต์ไดโพลไฟฟ้าขนาดใหญ่ ค่าการยอมให้สัมพัทธ์ของเฟอร์โรอิเล็กทริกมีค่าเป็นหมื่นและหลายแสน

การอนุญาตแบบสัมบูรณ์ในวรรณคดีต่างประเทศนั้นเขียนแทนด้วยตัวอักษร ในวรรณคดีในประเทศส่วนใหญ่จะใช้การรวมกัน ε ε 0 (\displaystyle ~(\varepsilon )(\varepsilon )_(0))ค่าคงที่ทางไฟฟ้าอยู่ที่ไหน การอนุญาตแบบสัมบูรณ์จะใช้เฉพาะในระบบหน่วยสากล (SI) ซึ่งวัดความเหนี่ยวนำและความแรงของสนามไฟฟ้าในหน่วยต่างๆ ในระบบ CGS ไม่จำเป็นต้องแนะนำการอนุญาตแบบสัมบูรณ์ ค่าคงที่ไดอิเล็กตริกสัมบูรณ์ (เช่นเดียวกับค่าคงที่ทางไฟฟ้า) มีขนาด L −3 M −1 T 4 I² ในหน่วยของระบบหน่วยสากล (SI) : [ ε 0 (\displaystyle ~(\varepsilon )_(0))]= / .

สารานุกรม YouTube

• 1 / 5

  โดยทั่วไป การอนุญาติให้เป็นเมตริกซ์ที่กำหนดจากความสัมพันธ์ต่อไปนี้ (สัญกรณ์ใช้อนุสัญญาไอน์สไตน์):

  D i = ε 0 ε i j E j (\displaystyle ~D_(i)=\varepsilon _(0)\varepsilon _(ij)E_(j)) D = ε a E (\displaystyle ~\mathbf (D) =(\boldsymbol (\varepsilon ))_(a)\mathbf (E) ) E = E 1 e 1 + E 2 e 2 + E 3 e 3 (\displaystyle ~\mathbf (E) =E_(1)\mathbf (e) _(1)+E_(2)\mathbf (e) _ (2)+E_(3)\mathbf (จ) _(3))- เวกเตอร์ความแรงของสนามไฟฟ้า D = D 1 e 1 + D 2 e 2 + D 3 e 3 (\displaystyle ~\mathbf (D) =D_(1)\mathbf (e) _(1)+D_(2)\mathbf (e) _ (2)+D_(3)\mathbf (จ) _(3))- เวกเตอร์การเหนี่ยวนำไฟฟ้า ε a = ε 0 ((ε a) i j) (\displaystyle ~(\boldsymbol (\varepsilon ))_(a)=\varepsilon _(0)((\varepsilon _(a))_(ij)))เป็นเทนเซอร์สัมบูรณ์

  E = E 0 e i ω t ⇒ ∂ E ∂ t = i ω E (\displaystyle ~\mathbf (E) =\mathbf (E) _(0)e^(i\omega t)\ \ลูกศรขวา \ (\frac (\partial \mathbf (E) )(\partial t))=i\omega \mathbf (E) )

  การวัด

  ค่าการยอมให้สัมพัทธ์ของสาร εrสามารถกำหนดได้โดยการเปรียบเทียบความจุของตัวเก็บประจุทดสอบกับไดอิเล็กตริกที่กำหนด (C x) และความจุของตัวเก็บประจุเดียวกันในสุญญากาศ (C o):

  ε r = C x C 0 . (\displaystyle \varepsilon _(r)=(\frac (C_(x))(C_(0))))

  การใช้งานจริง

  การอนุญาติของไดอิเล็กทริกเป็นหนึ่งในพารามิเตอร์หลักในการพัฒนาตัวเก็บประจุไฟฟ้า การใช้วัสดุที่มีค่าคงที่ไดอิเล็กตริกสูงสามารถลดขนาดทางกายภาพของตัวเก็บประจุได้อย่างมาก

  ความจุของตัวเก็บประจุถูกกำหนด:

  C = ε r ε 0 S d , (\displaystyle C=\varepsilon _(r)\varepsilon _(0)(\frac (S)(d)),)

  ที่ไหน εrคือการยอมให้สารระหว่างแผ่นเปลือกโลก ε o- ค่าไฟฟ้า ค่าคงที่ ส- พื้นที่ของแผ่นตัวเก็บประจุ d- ระยะห่างระหว่างจาน

  พารามิเตอร์ค่าคงที่ไดอิเล็กตริกจะถูกนำมาพิจารณาเมื่อพัฒนาแผงวงจรพิมพ์ ค่าคงที่ไดอิเล็กตริกของสารระหว่างชั้นรวมกับความหนาจะส่งผลต่อค่าประจุไฟฟ้าสถิตตามธรรมชาติของชั้นพลังงาน และยังส่งผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อความต้านทานคลื่นของตัวนำบนกระดาน

  
  
  

  เราแนะนำให้คุณอ่าน

  • Urogenital Chlamydia - คำอธิบาย, สาเหตุ, อาการ (สัญญาณ), การวินิจฉัย, การรักษา, การรักษาโรคหนองในเทียม
  • ประโยชน์และความสำคัญของ hydroamino acid threonine สำหรับร่างกายมนุษย์ L threonine คืออะไร
  • จะรอหรือไม่รอชายจากกองทัพ จะรับราชการทหารไปเพื่ออะไร
  • แอปเปิ้ลอบกับคอทเทจชีส แอปเปิ้ลอบกับคอทเทจชีส