Nagu teate, on meid ümbritsev õhk mitme gaasi kombinatsioon ja seetõttu on see hea dielektrik. Eelkõige tänu sellele on paljudel juhtudel võimalik vältida vajadust korraldada juhtme ümber mis tahes materjalist täiendavaid isolatsioonikihte. Täna räägime õhu läbilaskvusest. Kuid kõigepealt võib-olla alustame määratlemisest, mida mõiste "dielektrik" all täpselt tähendab.
Kõik ained, olenevalt nende võimest juhtida elektrivoolu, jagunevad tinglikult kolme suurde rühma: juhid, pooljuhid ja dielektrikud. Esimesed tagavad minimaalse takistuse laetud osakeste suunatud läbipääsule läbi nende. Nende suurim rühm on metallid (alumiinium, vask, raud). Viimased juhivad teatud tingimustel voolu (räni, germaanium). Noh, kolmas on nii suur, et vool neist läbi ei lähe. Ilmekas näide on õhk.
Mis juhtub, kui aine satub elektrivälja toimetsooni? Juhtide jaoks on vastus ilmne - tekib elektrivool (muidugi suletud vooluringi juuresolekul, mis tagab osakestele tee). Selle põhjuseks on asjaolu, et tasude interaktsiooni viis muutub. Täiesti erinevad protsessid toimuvad siis, kui väli mõjutab dielektrilist materjali. Osakeste vastastikmõju osakestega uurides jäi silma, et vastasmõju tugevus ei sõltu ainult laengu arvväärtusest, vaid ka neid eraldavast keskkonnast. Seda olulist omadust nimetatakse "aine dielektriliseks konstandiks". Tegelikult on see parandustegur, kuna sellel puudub mõõde. Seda määratletakse vaakumis tekkiva interaktsioonijõu väärtuse ja mis tahes keskkonnas oleva väärtuse suhtena. Mõiste "dielektriline konstant" füüsikaline tähendus on järgmine: see väärtus näitab elektrivälja nõrgenemise astet dielektrilise materjali poolt võrreldes vaakumiga. Selle nähtuse põhjus peitub selles, et materjali molekulid ei kuluta väljaenergiat mitte osakeste juhtivusele, vaid polarisatsioonile.
On teada, et õhk võrdub ühtsusega. Kas seda on palju või vähe? Selgitame välja. Nüüd pole enamuse levinumate ainete läbilaskvuse arvväärtust iseseisvalt vaja arvutada, kuna kõik need andmed on toodud vastavates tabelites. Muide, just sarnasest tabelist võeti võrdne ühega. Õhu dielektriline konstant on ligi 8 korda väiksem kui näiteks getinaksil. Teades seda arvu, samuti laengute väärtust ja nendevahelist kaugust, on võimalik arvutada nende vastasmõju jõud õhu või getinaksi plaadi eraldamisel.
Tugevuse valem on järgmine:
F = (Q1*Q2) / (4* 3,1416* E0*Es*(r*r)),
kus Q1 ja Q2 on laengu väärtused; E0 - läbilaskvus vaakumis (konstant võrdub 8,86 astmega -12); Es on õhu dielektriline konstant ("1" või mis tahes muu aine väärtus vastavalt tabelile); r on laengute vaheline kaugus. Kõik mõõtmed on võetud vastavalt SI-süsteemile.
Kahte erinevat mõistet ei tohiks segi ajada - "õhu magnetiline läbilaskvus" ja selle dielektriline konstant. Magnet on veel üks mis tahes aine omadus, mis esindab ka koefitsienti, kuid selle tähendus on erinev - seos ja väärtused teatud aines. Valemites kasutatakse võrdlusindikaatorit - magnetilist läbilaskvust puhta vaakumi jaoks. Nii esimest kui ka teist mõistet kasutatakse erinevate elektriseadmete arvutuste tegemiseks.
DIELEKTRILINE KONSTANT
Söötme dielektriline konstantε c on suurus, mis iseloomustab keskkonna mõju elektriväljade vastasmõju jõududele. Erinevatel keskkondadel on erinevad ε c väärtused.
Vaakumi absoluutset dielektrilist konstandit nimetatakse elektriliseks konstandiks ε 0 =8,85 10 -12 f/m.
Meediumi absoluutse dielektrilise konstandi ja elektrikonstandi suhet nimetatakse suhteliseks dielektriliseks konstandiks
need. suhteline dielektriline konstant ε on väärtus, mis näitab, mitu korda on keskkonna absoluutne dielektriline konstant elektrikonstandist suurem. Suurusel ε ei ole dimensiooni.
Tabel 1
Isolatsioonimaterjalide suhteline dielektriline konstant
Nagu tabelist näha, enamiku dielektrikute puhul ε = 1-10 ja sõltub vähe elektritingimustest ja ümbritsevast temperatuurist .
Seal on rühm dielektrikuid, mida nimetatakse ferroelektrikud, milles ε võib ulatuda väärtusteni kuni 10 000 ja ε sõltub tugevalt välisväljast ja temperatuurist. Ferroelektrikute hulka kuuluvad baariumtitanaat, pliititanaat, Rochelle'i sool jne.
Kontrollküsimused
1. Milline on alumiiniumi ja vase aatomi ehitus?
2. Millistes ühikutes mõõdetakse aatomite ja nende osakeste suurusi?
3. Milline elektrilaeng on elektronidel?
4. Miks on ained normaalses olekus elektriliselt neutraalsed?
5. Mida nimetatakse elektriväljaks ja kuidas seda tinglikult kujutatakse?
6. Millest sõltub elektrilaengute vastastikmõju jõud?
7. Miks on mõned materjalid juhid ja teised isolaatorid?
8. Milliseid materjale liigitatakse juhtideks ja millised isolaatoriteks?
9. Kuidas saab oma keha positiivse elektriga laadida?
10. Mida nimetatakse suhteliseks dielektriliseks konstandiks?
Elektriline läbilaskvus
Elektriline läbitavus on väärtus, mis iseloomustab kondensaatori plaatide vahele asetatud dielektriku mahtuvust. Teatavasti sõltub lamekondensaatori mahtuvus plaatide pindalast (mida suurem on plaatide pindala, seda suurem on mahtuvus), plaatide vahelisest kaugusest või dielektriku paksusest (mida paksem). dielektrik, seda väiksem on mahtuvus), samuti dielektrikul materjalil, mille tunnuseks on elektrikonstant.
Arvuliselt on elektriline läbilaskvus võrdne kondensaatori mahtuvuse suhtega sama õhukondensaatori mis tahes dielektrikuga. Kompaktsete kondensaatorite loomiseks on vaja kasutada suure elektrilise läbilaskvusega dielektrikuid. Enamiku dielektrikute elektriline läbitavus on mitu ühikut.
Tehnoloogias on saadud kõrge ja ülikõrge elektrilise läbilaskvusega dielektrikuid. Nende põhiosa on rutiil (titaandioksiid).
Joonis 1. Söötme elektriline läbilaskvus
Dielektrilise kao nurk
Artiklis "Dielektrikud" vaatlesime näiteid dielektriku lisamisest alalis- ja vahelduvvooluahelatesse. Selgus, et reaalses dielektrikus, kui see töötab vahelduvpinge poolt moodustatud elektriväljas, vabaneb soojusenergia. Sel juhul neeldunud võimsust nimetatakse dielektrilisteks kadudeks. Artiklis “Mahtuvust sisaldav vahelduvvooluahel” tõestatakse, et ideaalses dielektrikus juhib mahtuvusvool pinget alla 90° nurga. Reaalses dielektrikus juhib mahtuvuslik vool pinget alla 90° nurga. Nurga vähenemist mõjutab lekkevool, mida muidu nimetatakse juhtivusvooluks.
Vahet 90° ja reaalse dielektrikuga ahelas läbiva pinge ja voolu vahelise nihkenurga vahel nimetatakse dielektrilise kadunurgaks või kadunurgaks ja seda tähistatakse δ (delta). Sagedamini määratakse mitte nurk ise, vaid selle nurga puutuja -tan δ.
On kindlaks tehtud, et dielektrilised kaod on võrdelised pinge, vahelduvvoolu sageduse, kondensaatori mahtuvuse ja dielektrilise kaonurga puutujaga.
Järelikult, mida suurem on dielektrilise kao puutuja tan δ, seda suurem on dielektriku energiakadu, seda halvem on dielektriline materjal. Suhteliselt suure tg δ (suurusjärgus 0,08–0,1 või rohkem) materjalid on halvad isolaatorid. Suhteliselt väikese tan δ (umbes 0,0001) materjalid on head isolaatorid.
Dielektriliné keemiline läbitungiminé mahutavus keskmine - füüsikaline suurus, mis iseloomustab isoleeriva (dielektrilise) keskkonna omadusi ja näitab elektrilise induktsiooni sõltuvust elektrivälja tugevusest.
Selle määrab dielektrikute polarisatsiooni mõju elektrivälja mõjul (ja seda mõju iseloomustava keskkonna dielektrilise tundlikkuse väärtusega).
Seal on suhtelised ja absoluutsed dielektrilised konstandid.
Suhteline dielektriline konstant ε on mõõtmeteta ja näitab, mitu korda on kahe elektrilaengu vastasmõju keskkonnas väiksem kui vaakumis. See õhu ja enamiku muude gaaside väärtus tavatingimustes on ühtsuse lähedane (nende väikese tiheduse tõttu). Enamiku tahkete või vedelate dielektrikute puhul on suhteline läbitavus vahemikus 2 kuni 8 (staatilise välja puhul). Vee dielektriline konstant staatilises väljas on üsna kõrge - umbes 80. Selle väärtused on suured ainete puhul, mille molekulid on suure elektrilise dipoolmomendiga. Ferroelektrikute suhteline dielektriline konstant on kümneid ja sadu tuhandeid.
Absoluutset dielektrilist konstanti tähistatakse väliskirjanduses tähega ε, valdavalt kasutatakse kombinatsiooni, kus on elektrikonstant. Absoluutset dielektrilist konstanti kasutatakse ainult rahvusvahelises mõõtühikute süsteemis (SI), kus induktsiooni ja elektrivälja tugevust mõõdetakse erinevates ühikutes. SGS-süsteemis pole absoluutset dielektrilist konstanti vaja sisestada. Absoluutse dielektrilise konstandi (nagu elektrikonstandi) mõõde on L −3 M −1 T 4 I². Rahvusvahelise mõõtühikute süsteemi (SI) ühikutes: =F/m.
Tuleb märkida, et dielektriline konstant sõltub suuresti elektromagnetvälja sagedusest. Seda tuleks alati arvesse võtta, kuna võrdlustabelid sisaldavad tavaliselt andmeid staatilise välja või madalate sageduste kohta kuni mõne kHz ühikuni, ilma seda fakti märkimata. Samal ajal on olemas optilised meetodid suhtelise dielektrilise konstandi saamiseks murdumisnäitaja põhjal ellipsomeetrite ja refraktomeetrite abil. Optilise meetodi abil saadud väärtus (sagedus 10-14 Hz) erineb oluliselt tabelites toodud andmetest.
Mõelge näiteks vee juhtumile. Staatilise välja (sagedus null) korral on suhteline dielektriline konstant normaaltingimustes ligikaudu 80. Seda kuni infrapuna sagedusteni välja. Alates umbes 2 GHz ε r hakkab langema. Optilises vahemikus ε r on umbes 1,8. See on üsna kooskõlas tõsiasjaga, et optilises vahemikus on vee murdumisnäitaja 1,33. Kitsas sagedusvahemikus, mida nimetatakse optiliseks, langeb dielektriline neeldumine nullini, mis tegelikult annab inimesele nägemismehhanismi [ allikat pole täpsustatud 1252 päeva] maakera veeauruga küllastunud atmosfääris. Sageduse edasisel suurenemisel muutuvad keskkonna omadused uuesti. Vee suhtelise dielektrilise konstandi käitumise kohta sagedusvahemikus 0 kuni 10 12 (infrapuna piirkond) saate lugeda aadressilt (inglise)
Dielektrikute dielektriline konstant on üks peamisi parameetreid elektrikondensaatorite väljatöötamisel. Kõrge dielektrilise konstandiga materjalide kasutamine võib oluliselt vähendada kondensaatorite füüsilisi mõõtmeid.
Kondensaatorite mahtuvus määratakse:
Kus ε r- plaatide vahelise aine dielektriline konstant, ε O- elektriline konstant, S- kondensaatoriplaatide pindala, d- plaatide vaheline kaugus.
Trükkplaatide väljatöötamisel võetakse arvesse dielektrilise konstandi parameetrit. Aine kihtidevahelise dielektrilise konstandi väärtus koos selle paksusega mõjutab toitekihtide loomuliku staatilise mahtuvuse väärtust ja mõjutab oluliselt ka plaadi juhtide iseloomulikku takistust.
TAKISTUS elektriline, füüsikaline suurus võrdne elektritakistusega ( cm. ELEKTRITAKUNDUS) Ühiku pikkusega (l = 1 m) ja ühikulise ristlõikepindalaga (S = 1 m 2) silindrilise juhi R.. r = R S/l. Si puhul on takistuse ühik oomi. m takistust saab väljendada ka oomides. cm Takistus on materjali omadus, millest vool läbib, ja sõltub materjalist, millest see on valmistatud. Takistus võrdne r = 1 Ohm. m tähendab, et sellest materjalist valmistatud silindrilise juhi pikkusega l = 1 m ja ristlõike pindalaga S = 1 m 2 on takistus R = 1 Ohm. m metallide eritakistuse väärtus ( cm. METALLID), mis on head dirigendid ( cm. DIRIGENDID), võivad olla väärtused suurusjärgus 10–8–10–6 oomi. m (näiteks vask, hõbe, raud jne). Mõne tahke dielektriku eritakistus ( cm. DIELEKTRIK) võib ulatuda väärtuseni 10 16 -10 18 Ohm.m (näiteks kvartsklaas, polüetüleen, elektroportselan jne). Paljude materjalide (eriti pooljuhtmaterjalide) eritakistuse väärtus cm. POOLJUHTMATERJALID)) sõltub oluliselt nende puhastusastmest, legeerivate lisandite olemasolust, termilisest ja mehaanilisest töötlusest jne. Väärtust s, eritakistuse pöördväärtust, nimetatakse erijuhtivuseks: s = 1/r Erijuhtivust mõõdetakse siemensides ( cm. SIEMENS (juhtivusühik)) meetri kohta S/m. Elektritakistus (juhtivus) on isotroopse aine skalaarsuurus; ja tensor - anisotroopse aine jaoks. Anisotroopsetes monokristallides on elektrijuhtivuse anisotroopia pöördefektiivse massi anisotroopia tagajärg ( cm. EFEKTIIVNE MASS) elektronid ja augud.
1-6. ISOLATSIOONI ELEKTRIJUHTIVUS
Kui kaabli või juhtme isolatsioon on sisse lülitatud konstantsele pingele U, läbib seda ajas muutuv vool i (joonis 1-3). Sellel voolul on konstantsed komponendid - juhtivusvool (i ∞) ja neeldumisvool, kus γ on neeldumisvoolule vastav juhtivus; T on aeg, mille jooksul vool i abs langeb 1/e algväärtusest. Lõpmatult pikaks ajaks i abs →0 ja i = i ∞. Dielektrikute elektrijuhtivus on seletatav teatud hulga vabade laetud osakeste olemasoluga neis: ioonid ja elektronid.
Enamiku elektriisolatsioonimaterjalide kõige iseloomulikum omadus on ioonne elektrijuhtivus, mis on võimalik isolatsioonis paratamatult esinevate saasteainete (niiskuse, soolade, leeliste jms) tõttu. Ioonjuhtivusega dielektrikus järgitakse rangelt Faraday seadust – proportsionaalsust isolatsiooni läbiva elektrihulga ja elektrolüüsi käigus vabaneva aine koguse vahel.
Temperatuuri tõustes elektriisolatsioonimaterjalide eritakistus väheneb ja seda iseloomustab valem
kus_ρ o, A ja B on antud materjali konstandid; T - temperatuur, °K.
Suurem isolatsioonitakistuse sõltuvus niiskusest ilmneb hügroskoopsete, peamiselt kiuliste isoleermaterjalide (paber, puuvillane lõng jne) puhul. Seetõttu kuivatatakse ja immutatakse kiudmaterjale, samuti kaitstakse neid niiskuskindlate kestadega.
Isolatsioonitakistus võib pinge suurenedes väheneda, kuna isolatsioonimaterjalides tekivad ruumilaengud. Sel juhul tekkiv täiendav elektrooniline juhtivus toob kaasa elektrijuhtivuse suurenemise. Väga tugevates väljades on juhtivus sõltuvus pingest (Ya. I. Frenkeli seadus):
kus γ o - juhtivus nõrkades väljades; a on konstantne. Kõiki elektriisolatsioonimaterjale iseloomustavad teatud isolatsioonijuhtivuse väärtused G. Ideaalis on isolatsioonimaterjalide juhtivus null. Tõeliste isolatsioonimaterjalide puhul määratakse juhtivus kaabli pikkuse ühiku kohta valemiga
Kaablites, mille isolatsioonitakistus on üle 3-10 11 oomi-m, ja sidekaablites, kus dielektrilise polarisatsiooni kaod on oluliselt suuremad kui soojuskaod, määratakse juhtivus valemiga
Isolatsiooni juhtivus sidetehnoloogias on liini elektriline parameeter, mis iseloomustab energiakadu kaablisüdamike isolatsioonis. Juhtivuse väärtuse sõltuvus sagedusest on näidatud joonisel fig. 1-1. Juhtivuse pöördväärtus, isolatsioonitakistus on isolatsioonile rakendatud alalispinge (voltides) ja lekkepinge (amprites), s.o.
kus R V on mahuline isolatsioonitakistus, mis määrab arvuliselt takistuse, mis tekib voolu läbimisel isolatsiooni paksusest; R S - pinnatakistus, mis määrab takistuse voolu läbimisel piki isolatsioonipinda.
Praktiline hinnang kasutatud isolatsioonimaterjalide kvaliteedile on mahuline eritakistus ρ V, mida väljendatakse oomi-sentimeetrites (ohm*cm). Numbriliselt on ρ V võrdne antud materjalist 1 cm servaga kuubi takistusega (oomides), kui vool läbib kuubi kahte vastaskülge. Pinna eritakistus ρ S on arvuliselt võrdne ruudu pinnatakistusega (oomides), kui selle ruudu kahte vastaskülge piiravatele elektroodidele antakse vool.
Ühesoonelise kaabli või juhtme isolatsioonitakistus määratakse valemiga
Dielektrikute niiskusomadused
Niiskuskindlus - see on isolatsiooni usaldusväärsus, kui see on küllastumise lähedases veeauru atmosfääris. Niiskuskindlust hinnatakse elektriliste, mehaaniliste ja muude füüsikaliste omaduste muutuste järgi pärast seda, kui materjal on kõrge ja kõrge õhuniiskusega atmosfääris; niiskuse ja vee läbilaskvuse kohta; niiskuse ja vee imendumise tõttu.
Niiskuse läbilaskvus - materjali võime niiskusauru läbi viia suhtelise õhuniiskuse erinevuse olemasolul materjali mõlemal küljel.
Niiskuse imendumine - materjali võime absorbeerida vett pikaajalisel kokkupuutel küllastusseisundi lähedases niiskes atmosfääris.
Vee imendumine - materjali võime vett imada, kui see on pikka aega vees sukeldatud.
Troopiline vastupidavus ja tropikaliseerumine varustus – elektriseadmete kaitse niiskuse, hallituse, näriliste eest.
Dielektrikute termilised omadused
Dielektrikute soojusomaduste iseloomustamiseks kasutatakse järgmisi suurusi.
Kuumakindlus– elektriisolatsioonimaterjalide ja -toodete võime taluda kõrgeid temperatuure ja järske temperatuurimuutusi neid kahjustamata. Määratakse temperatuuri järgi, mille juures täheldatakse mehaaniliste ja elektriliste omaduste olulist muutust, näiteks orgaanilistes dielektrikutes algab tõmbe- või paindedeformatsioon koormuse all.
Soojusjuhtivus– soojusülekande protsess materjalis. Seda iseloomustab eksperimentaalselt määratud soojusjuhtivuse koefitsient λ t t on soojushulk, mis kantakse üle ühe sekundi jooksul läbi 1 m paksuse materjalikihi, mille pindala on 1 m 2 pindade temperatuuride vahega. kiht 1 °K. Dielektrikute soojusjuhtivuse koefitsient varieerub laias vahemikus. Madalaimad väärtused on gaasidel, poorsetel dielektrikutel ja vedelikel λ t (õhu puhul λ t = 0,025 W/(m K), vee puhul λ t = 0,58 W/(m K)), kristallilistel dielektrikutel on kõrged väärtused. (kristallilise kvartsi puhul λ t = 12,5 W/(m K)). Dielektrikute soojusjuhtivuse koefitsient sõltub nende struktuurist (sulakvartsil λ t = 1,25 W/(m K)) ja temperatuurist.
Soojuspaisumine Dielektrikuid hinnatakse lineaarse paisumise temperatuuriteguri järgi: 
. Madala soojuspaisumisega materjalidel on reeglina kõrgem kuumuskindlus ja vastupidi. Orgaaniliste dielektrikute soojuspaisumine ületab oluliselt (kümneid ja sadu kordi) anorgaaniliste dielektrikute paisumist. Seetõttu on anorgaanilistest dielektrikutest valmistatud detailide mõõtmete stabiilsus temperatuurikõikumiste ajal oluliselt suurem võrreldes orgaanilistega.
1. Neeldumisvoolud
Neeldumisvoolud on erinevat tüüpi aeglase polarisatsiooniga nihkevoolud. Neeldumisvoolud konstantsel pingel voolavad dielektrikus kuni tasakaaluseisundi saavutamiseni, muutes nende suunda pinge sisse- ja väljalülitamisel. Vahelduvpinge korral voolavad neeldumisvoolud kogu dielektriku elektriväljas viibimise aja jooksul.
Üldiselt elektrivool j dielektrikus on läbivoolu summa j sk ja neeldumisvool j ab
j = j sk + j ab.
Neeldumisvoolu saab määrata eelpingevoolu kaudu j cm - elektrilise induktsiooni vektori muutumise kiirus D
Läbivoolu määrab erinevate laengukandjate ülekanne (liikumine) elektriväljas.
2. Elektrooniline elektrijuhtivust iseloomustab elektronide liikumine välja mõjul. Lisaks metallidele leidub seda süsinikus, metallioksiidides, sulfiidides ja muudes ainetes, aga ka paljudes pooljuhtides.
3. Iooniline - põhjustatud ioonide liikumisest. Seda täheldatakse elektrolüütide – soolade, hapete, leeliste – lahustes ja sulamites, aga ka paljudes dielektrikutes. See jaguneb sise- ja lisandijuhtivuseks. Sisejuhtivus tuleneb dissotsiatsiooni käigus saadud ioonide liikumisest molekulid. Ioonide liikumisega elektriväljas kaasneb elektrolüüs – aine ülekandmine elektroodide vahel ja selle vabanemine elektroodidele. Polaarsed vedelikud on dissotsieerunud ja suurema elektrijuhtivusega kui mittepolaarsed vedelikud.
Mittepolaarsetes ja nõrgalt polaarsetes vedelates dielektrikutes (mineraalõlid, silikoonvedelikud) määravad elektrijuhtivuse lisandid.
4. Molioni elektrijuhtivus – mida põhjustab laetud osakeste liikumine nn molions. Seda täheldatakse kolloidsüsteemides, emulsioonides , suspensioonid . Molioonide liikumist elektrivälja mõjul nimetatakse elektroforees. Elektroforeesi käigus, erinevalt elektrolüüsist, ei teki dispergeeritud faasi suhteline kontsentratsioon vedeliku erinevates kihtides. Elektroforeetilist juhtivust täheldatakse näiteks emulgeeritud vett sisaldavate õlide puhul.
Suhteline dielektriline konstant keskkond ε on mõõtmeteta füüsikaline suurus, mis iseloomustab isoleeriva (dielektrilise) keskkonna omadusi. Seda seostatakse dielektrikute polarisatsiooni mõjuga elektrivälja mõjul (ja seda efekti iseloomustava keskkonna dielektrilise tundlikkuse väärtusega). Väärtus ε näitab, mitu korda on kahe elektrilaengu vastasmõju keskkonnas väiksem kui vaakumis. Õhu ja enamiku teiste gaaside suhteline dielektriline konstant normaaltingimustes on ühtsuselähedane (nende väikese tiheduse tõttu). Enamiku tahkete või vedelate dielektrikute puhul on suhteline läbitavus vahemikus 2 kuni 8 (staatilise välja puhul). Vee dielektriline konstant staatilises väljas on üsna kõrge - umbes 80. Selle väärtused on kõrged ainete puhul, mille molekulid on suure elektrilise dipooliga. Ferroelektrikute suhteline dielektriline konstant on kümneid ja sadu tuhandeid.
Praktiline kasutamine
Dielektrikute dielektriline konstant on elektrikondensaatorite projekteerimisel üks peamisi parameetreid. Kõrge dielektrilise konstandiga materjalide kasutamine võib oluliselt vähendada kondensaatorite füüsilisi mõõtmeid.
Trükkplaatide projekteerimisel võetakse arvesse dielektrilise konstandi parameetrit. Aine kihtidevahelise dielektrilise konstandi väärtus koos selle paksusega mõjutab toitekihtide loomuliku staatilise mahtuvuse väärtust ja mõjutab oluliselt ka plaadi juhtide iseloomulikku takistust.
Sagedussõltuvus
Tuleb märkida, et dielektriline konstant sõltub suuresti elektromagnetvälja sagedusest. Seda tuleks alati arvesse võtta, kuna võrdlustabelid sisaldavad tavaliselt andmeid staatilise välja või madalate sageduste kohta kuni mõne kHz ühikuni, ilma seda fakti märkimata. Samal ajal on olemas optilised meetodid suhtelise dielektrilise konstandi saamiseks murdumisnäitaja põhjal ellipsomeetrite ja refraktomeetrite abil. Optilise meetodi abil saadud väärtus (sagedus 10-14 Hz) erineb oluliselt tabelites toodud andmetest.
Mõelge näiteks vee juhtumile. Staatilise välja (sagedus null) korral on suhteline dielektriline konstant normaaltingimustes ligikaudu 80. Seda kuni infrapuna sagedusteni välja. Alates umbes 2 GHz ε r hakkab langema. Optilises vahemikus ε r on umbes 1,8. See on üsna kooskõlas tõsiasjaga, et optilises vahemikus on vee murdumisnäitaja 1,33. Kitsas sagedusvahemikus, mida nimetatakse optiliseks, langeb dielektriline neeldumine nullini, mis tegelikult annab inimesele nägemismehhanismi veeauruga küllastunud Maa atmosfääris. Sageduse edasisel suurenemisel muutuvad keskkonna omadused uuesti.
Mõnede ainete dielektrilise konstandi väärtused
| Aine | Keemiline valem | Mõõtmistingimused | ε r iseloomulik väärtus |
|---|---|---|---|
| Alumiinium | Al | 1 kHz | -1300 + 1,3 Mall:Ei |
| Hõbedane | Ag | 1 kHz | -85 + 8Mall:Ei |
| Vaakum | - | - | 1 |
| Õhk | - | Tavatingimused, 0,9 MHz | 1,00058986 ± 0,00000050 |
| Süsinikdioksiid | CO2 | Tavalised tingimused | 1,0009 |
| Teflon | - | - | 2,1 |
| Nailon | - | - | 3,2 |
| Polüetüleen | [-CH2-CH2-] n | - | 2,25 |
| Polüstüreen | [-CH2-C(C6H5)H-] n | - | 2,4-2,7 |
| Kumm | - | - | 2,4 |
| Bituumen | - | - | 2,5-3,0 |
| Süsinikdisulfiid | CS 2 | - | 2,6 |
| Parafiin | C 18 N 38 – C 35 N 72 | - | 2,0-3,0 |
| Paber | - | - | 2,0-3,5 |
| Elektroaktiivsed polümeerid | − | − | 2-12 |
| Eboniit | (C6H9S) 2 | − | 2,5-3,0 |
| pleksiklaas (pleksiklaas) | - | - | 3,5 |
| Kvarts | SiO2 | - | 3,5-4,5 |
| Ränidioksiid | SiO2 | − | 3,9 |
| Bakeliit | - | - | 4,5 |
| Betoon | − | − | 4,5 |
| Portselan | − | − | 4,5-4,7 |
| Klaas | − | − | 4,7 (3,7-10) |
| Klaaskiud FR-4 | - | - | 4,5-5,2 |
| Getinax | - | - | 5-6 |
| Vilgukivi | - | - | 7,5 |
| Kumm | − | − | 7 |
| Polycor | 98% Al2O3 | - | 9,7 |
| Teemant | − | − | 5,5-10 |
| soola | NaCl | − | 3-15 |
| Grafiit | C | − | 10-15 |
| Keraamika | − | − | 10-20 |
| Räni | Si | − | 11.68 |
| Bor | B | − | 2.01 |
| Ammoniaak | NH3 | 20°C | 17 |
| 0 °C | 20 | ||
| −40 °C | 22 | ||
| −80 °C | 26 | ||
| Etanool | C2H5OH või CH3-CH2-OH | − | 27 |
| metanool | CH3OH | − | 30 |
| Etüleenglükool | HO-CH2-CH2-OH | − | 37 |
| Furfuraal | C5H4O2 | − | 42 |