Диэлектрическая проницаемость веществ
Вещество |
Вещество |
||
Газы и водяной пар |
Жидкости |
||
| Азот | 1,0058 | Глицерин | 43 |
| Водород | 1,00026 | Кислород жидкий (при t = -192,4 o C) | 1,5 |
| Воздух | 1,00057 | Масло трансформаторное | 2,2 |
| Вакуум | 1,00000 | Спирт | 26 |
| Водянной пар (при t=100 o C) | 1,006 | Эфир | 4,3 |
| Гелий | 1,00007 | Твердые тела |
|
| Кислород | 1,00055 | Алмаз | 5,7 |
| Углекислый газ | 1,00099 | Бумага парафинированная | 2,2 |
Жидкости |
Дерево сухое | 2,2-3,7 | |
| Азот жидкий (при t = -198,4 o C) | 1,4 | Лед (при t = -10 o C) | 70 |
| Бензин | 1,9-2,0 | Парафин | 1,9-2,2 |
| Вода | 81 | Резина | 3,0-6,0 |
| Водород (при t= - 252,9 o C) | 1,2 | Слюда | 5,7-7,2 |
| Гелий жидкий (при t = - 269 o C) | 1,05 | Стекло | 6,0-10,0 |
| Титанат бария | 1200 | ||
| Фарфор | 4,4-6,8 | ||
| Янтарь | 2,8 | ||
Примечание. Электрическая постоянная ԑ o (диэлектрическая проницаемость вакуума) равная: ԑ o = 1\4πс 2 * 10 7 Ф/м ≈ 8,85 * 10 -12 Ф/м
Магнитная проницаемость вещества
Примечание. Магнитная постоянная μ o (магнитная проницаемость вакуума) равна: μ o = 4π * 10 -7 Гн/м ≈ 1,257 * 10 -6 Гн/м
М агнитная проницаемость ферромагнетиков
В таблице приведены значения магнитной проницаемости для некоторых ферромагнетиков (веществ с μ > 1). Магнитная приницаемость для ферромагнетиков (железо, чугун, сталь, никель и др.) не постоянная. В таблице указаны максимальные значения.
1 Пермаллой-68 - сплав из 68% никеля и 325 железа; этот сплав применяют для изготовления сердечников трансформаторов.
Температура Кюри
Удельное электрическое сопротивление материалов
Сплавы высокого сопротивления
Название сплава |
Удельное электрическое сопротивление мкОМ м |
Состав сплава, % |
|||
Марганец |
Другие элементы |
||||
| Константан | 0,50 | 54 | 45 | 1 | - |
| Копель | 0,47 | 56,5 | 43 | 0,05 | - |
| Манганин | 0,43 | > 85 | 2-4 | 12 | - |
| Нейзильбер | 0,3 | 65 | 15 | - | 20 Zn |
| Никелин | 0,4 | 68,5 | 30 | 1,5 | - |
| Нихром | 1,1 | - | > 60 | < 4 | 30 < Cr ост. Fe |
| Фехраль | 1,3 | - | - | - | 12-15 Cr 3-4 Al 80 < Fe |
Температурные коэффициенты электрического сопротивления проводников
Проводник |
Проводник |
||
| Алюминий | Никель | ||
| Вольфрам | Нихром | ||
| Железо | Олово | ||
| Золото | Платина | ||
| Константан | Ртуть | ||
| Латунь | Свинец | ||
| Магний | Серебро | ||
| Манганин | Сталь | ||
| Медь | Фехраль | ||
| Нейзильбер | Цинк | ||
| Никелин | Чугун |
Сверхпроводимость проводников
- Примечания.
- Сверхпроводимость обнаружена у более чем 25 металлических элементов и у большого числа сплавов и соединений.
- Сверхпроводником с наиболее высокой температурой перехода в сверхпроводящее состояние -23,2 К (-250,0 o C) - до недавного времени являлся германид ниобия (Nb 3 Ge). В конце 1986 г. был получен сверхпроводник с температурой перехода ≈ 30 К (≈ -243 o С). Сообщается о синтезе новых высокотемпературных сверхпроводников: керамик (изготовливается путем спекания оксидов бария, меди и лантана) с температурой перехода ≈ 90-120 К.
Удельное электрическое сопротивление некоторых полупроводников и диэлектриков
| Вещество | СтеклоТемпература, o С | Удельное сопротивление | |
| Ом м | Ом мм2/м | ||
Полупроводники |
|||
| Антимонид индия | 17 | 5,8 х 10 -5 | 58 |
| Бор | 27 | 1,7 х 10 4 | 1,7 х 10 10 |
| Германий | 27 | 0,47 | 4,7 х 10 5 |
| Кремний | 27 | 2,3 х 10 3 | 2,3 х 10 9 |
| Cеленид свинца (II) (PbSe) | 20 | 9,1 х 10 -6 | 9,1 |
| Сульфид свинца (II) (PbS) | 20 | 1,7 х 10 -5 | 0,17 |
Диэлектрики |
|||
| Вода дистиллированная | 20 | 10 3 -10 4 | 10 9 -10 10 |
| Воздух | 0 | 10 15 -10 18 | 10 21 -10 24 |
| Воск пчелиный | 20 | 10 13 | 10 19 |
| Древесина сухая | 20 | 10 9 -10 10 | 10 15 -10 16 |
| Кварц | 230 | 10 9 | 10 15 |
| Масло трансформаторное | 20 | 10 11 -10 13 | 10 16 -10 19 |
| Парафин | 20 | 10 14 | 10 20 |
| Резина | 20 | 10 11 -10 12 | 10 17 -10 18 |
| Слюда | 20 | 10 11 -10 15 | 10 17 -10 21 |
| Стекло | 20 | 10 9 -10 13 | 10 15 -10 19 |
Электрическое свойства пластмасс
| Название пластмассы | Диэлектрическая проницаемость | |
| Гетинакс | 4,5-8,0 | 10 9 -10 12 |
| Капрон | 3,6-5,0 | 10 10 -10 11 |
| Лавсан | 3,0-3,5 | 10 14 -10 16 |
| Органическое стекло | 3,5-3,9 | 10 11 -10 13 |
| Пенопласт | 1,0-1,3 | ≈ 10 11 |
| Полистирол | 2,4-2,6 | 10 13 -10 15 |
| Полихлорвинил | 3,2-4,0 | 10 10 -10 12 |
| Полиэтилен | 2,2-2,4 | ≈ 10 15 |
| Стеклотекстолит | 4,0-5,5 | 10 11 -10 12 |
| Текстолит | 6,0-8,0 | 10 7 -10 19 |
| Целлулоид | 4,1 | 10 9 |
| Эбонит | 2,7-3,5 | 10 12 -10 14 |
Удельное электрическое сопротивление электролитов (при t=18 o С и 10-процентной концентрации раствора)
Примчание. Удельноое сопротивление электролитов зависит от температуры и концентрации, т.е. от отношения массы растворенной кислоты, щелочи или соли к массе растворяющей воды. При указанной концентрации растворов увеличение температуры на 1 o С уменьшает удельное сопротивление раствора, взятого при 18 o С, на 0,012 гидроксида натрия, на 0,022 - для медного купороса, на 0,021 - для хлорида натрия, на 0,013 -для серной кислоты и на 0,003 - для 100 - процентной серной кислоты.
Удельное электрическое сопртивление жидкостей
Жидкость |
Удельное электрическое сопротивление, Ом м |
Жидкость |
Удельное электрическое сопротивление, Ом м |
| Ацетон | 8,3 х 10 4 | Расплавленные соли: | |
| Вода дистилированна | 10 3 - 10 4 | гидроксид калия (КОН; при t = 450 o C) | 3,6 х 10 -3 |
| Вода морская | 0,3 | гидроксид натрия (NaOH; при t = 320 o C) | 4,8 х 10 -3 |
| Вода речная | 10-100 | хлорид натрия (NaCI; при t = 900 o C) | 2,6 х 10 -3 |
| Воздух жидкий (при t = -196 o C) | 10 16 | сода (Na 2 CO 3 x10H 2 O; при t = 900 o C) | 4,5 х 10 -3 |
| Глицерин | 1,6 х 10 5 | Спирт | 1,5 х 10 5 |
| Керосин | 10 10 | ||
| Нафталин расплавленный (при (при t = 82 o C) | 2,5 х 10 7 | ||
Магнитное поле катушки определяется током и напряженность этого поля , а индукция поля . Т.е. индукция поля в вакууме пропорциональна величине тока. Если же магнитное поле создается в некой среде или веществе, то поле воздействует на вещество, а оно, в свою очередь, определенным образом изменяет магнитное поле.
Вещество, находящееся во внешнем магнитном поле, намагничивается и в нем возникает добавочное внутреннее магнитное поле. Оно связано с движением электронов по внутриатомным орбитам, а также вокруг собственной оси. Движение электронов и ядер атомов можно рассматривать как элементарные круговые токи.
Магнитные свойства элементарного кругового тока характеризуются магнитным моментом.
При отсутствии внешнего магнитного поля элементарные токи внутри вещества ориентированы беспорядочно (хаотически) и, поэтому общий или суммарный магнитный момент равен нулю и в окружающем пространстве магнитное поле элементарных внутренних токов не обнаруживается.
Влияние внешнего магнитного поля на элементарные токи в веществе состоит в том, что изменяется ориентация осей вращения заряженных частиц причем так, что их магнитные моменты оказываются направленными в одну сторону. (в сторону внешнего магнитного поля). Интенсивность и характер намагничивания у различных веществ в одинаковом внешнем магнитном поле значительно отличаются. Величину, характеризующую свойства среды и влияние среды на плотность магнитного поля, называют абсолютной магнитной проницаемостью или магнитной проницаемостью среды (μ с ) . Это есть отношение = . Измеряется [μ с ]=Гн/м.
Абсолютная магнитная проницаемость вакуума называется магнитной постоянной μ о =4π 10 -7 Гн/м.
Отношение абсолютной магнитной проницаемости к магнитной постоянной называют относительной магнитной проницаемостью μ c /μ 0 =μ. Т.е. относительная магнитная проницаемость – это величина, показывающая, во сколько раз абсолютная магнитная проницаемость среды больше или меньше абсолютной проницаемости вакуума. μ - величина безразмерная, изменяющаяся в широких пределах. Эта величина положена в основу деления всех материалов и сред на три группы.
Диамагнетики . У этих веществ μ < 1. К ним относятся - медь, серебро, цинк, ртуть, свинец, сера, хлор, вода и др. Например, у меди μ Cu = 0,999995. Эти вещества слабо взаимодействуют с магнитом.
Парамагнетики . У этих веществ μ > 1. К ним относятся – алюминий, магний, олово, платина, марганец, кислород, воздух и др. У воздуха = 1,0000031. . Эти вещества также, как и диамагнетики, слабо взаимодействуют с магнитом.
Для технических расчетов μ диамагнитных и парамагнитных тел принимается равной единице.
Ферромагнетики . Это особая группа веществ, играющих громадную роль в электротехнике. У этих веществ μ >> 1. К ним относятся железо, сталь, чугун, никель, кобальт, гадолиний и сплавы металлов. Эти вещества сильно притягиваются к магниту. У этих веществ μ = 600- 10 000. У некоторых сплавов μ достигает рекордных значений до 100 000. Следует отметить, что μ для ферромагнитных материалов непостоянна и зависит от напряженности магнитного поля, вида материала и температуры.
Большое значение µ в ферромагнетиках объясняется тем, что в них имеются области самопроизвольного намагничивания (домены), в пределах которых элементарные магнитные моменты направлены одинаково. Складываясь, они образуют общие магнитные моменты доменов.
В отсутствие магнитного поля магнитные моменты доменов ориентированы хаотически и суммарный магнитный момент тела или вещества равен нулю. Под действием внешнего поля магнитные моменты доменов ориентируются в одну сторону и образуют общий магнитный момент тела, направленный в ту же сторону, что и внешнее магнитное поле.
Эту важную особенность используют на практике, применяя ферромагнитные сердечники в катушках, что позволяет резко усилить магнитную индукцию и магнитный поток при тех же значениях токов и числа витков или, иначе говоря, сконцентрировать магнитное поле в относительно малом объеме.
Магнитная проницаемость различна для разных сред и зависит от ее свойств, поэтому принято говорить о магнитной проницаемости конкретной среды (имея вввиду ее состав, состояние, температуру и т. д.).
В случае однородной изотропной среды магнитная проницаемость μ:
μ = В/(μ o Н),
В анизотропных кристаллах магнитная проницаемость - тензор.
Большинство веществ по значению магнитной проницаемости делятся на три класа:
- диамагнетики (μ < 1 ),
- парамагнетики (μ > 1 )
- ферромагнетики (обладающие более выраженными магнитными свойствами, например железо).
Магнитная проницаемость сверхпроводников равна нулю.
Абсолютная магнитная проницаемость воздуха приблизительно равна магнитной проницаемости вакуума и в технических расчетах принимается равной 4π · 10 -7 Гн/м
μ = 1 + χ (в единицах СИ);
μ = 1 + 4πχ (в единицах СГС).
Магнитная проницаемость физического вакуума μ =1, так как χ=0.
Магнитная проницаемость показывает, во сколько раз абсолютная магнитная проницаемость данного материала больше магнитной постоянной, т.е., во сколько раз магнитное поле макротоков Н усиливается за счет поля микротоков среды. Магнитная проницаемость воздуха и большинства веществ, за исключением ферромагнитных материалов, близка к единице.
В технике используется несколько видов магнитной проницаемости в зависимости от конкретных применений магнитного материала. Относительная магнитная проницаемость показывает, во сколько раз в данной среде сила взаимодействия между проводами с током изменяется по сравнению с вакуумом. Численно равна отношению абсолютной магнитной проницаемости к магнитной постоянной. Абсолютная магнитная проницаемость равна произведению магнитной проницаемости на магнитную постоянную.
У диамагнетиков χμχ>0 и μ > 1. В зависимости от того, измеряется ли μ ферромагнетиков в статическом или переменном магнитном поле, ее называют соответственно статической или динамической магнитной проницаемостью.
Магнитная проницаемость ферромагнетиков сложным образом зависит от Н . Из кривой намагничивания ферромагнетика можно построить зависимость магнитной проницаемости от Н.
Магнитную проницаемость, определенную по формуле:
μ = В/(μ o Н),
называют статической магнитной проницаемостью.
Она пропорциональна тангенсу угла наклона секущей, проведенной из начала координат через соответствующую точку на основной кривой намагничивания. Предельное значение магнитной проницаемости μ н при напряженности магнитного поля, стремящейся к нулю, называют начальной магнитной проницаемостью. Эта характеристика имеет важнейшее значение при техническом использовании многих магнитных материалов. Экспериментально ее определяют в слабых магнитных полях с напряженностью порядка 0, 1 А/м.