Діелектрична проникність речовин
Речовина |
Речовина |
||
Гази та водяна пара |
Рідини |
||
| Азот | 1,0058 | Гліцерин | 43 |
| Водень | 1,00026 | Кисень рідкий (при t = -192,4 o C) | 1,5 |
| Повітря | 1,00057 | Олія трансформаторна | 2,2 |
| Вакуум | 1,00000 | Спирт | 26 |
| Водяна пара (при t=100 o C) | 1,006 | Ефір | 4,3 |
| Гелій | 1,00007 | Тверді тіла |
|
| Кисень | 1,00055 | Алмаз | 5,7 |
| Вуглекислий газ | 1,00099 | Папір парафінований | 2,2 |
Рідини |
Дерево сухе | 2,2-3,7 | |
| Азот рідкий (при t = -198,4 o C) | 1,4 | Лід (при t = -10 o C) | 70 |
| Бензин | 1,9-2,0 | Парафін | 1,9-2,2 |
| Вода | 81 | Гума | 3,0-6,0 |
| Водень (при t = - 252,9 o C) | 1,2 | Слюда | 5,7-7,2 |
| Гелій рідкий (при t = - 269 o C) | 1,05 | Скло | 6,0-10,0 |
| Титанат барію | 1200 | ||
| Порцеляна | 4,4-6,8 | ||
| Бурштин | 2,8 | ||
Примітка. Електрична стала ԑ o (діелектрична проникність вакууму) рівна: ԑ o = 1\4πс 2 * 10 7 Ф/м ≈ 8,85 * 10 -12 Ф/м
Магнітна проникність речовини
Примітка. Магнітна стала μ o (магнітна проникність вакууму) дорівнює: μ o = 4π * 10 -7 Гн/м ≈ 1,257 * 10 -6 Гн/м
Магнітна проникність феромагнетиків
У таблиці наведено значення магнітної проникності деяких феромагнетиків (речовин з μ > 1). Магнітна принижність для феромагнетиків (залізо, чавун, сталь, нікель та ін) не постійна. У таблиці наведено максимальні значення.
1 Пермаллою-68- сплав із 68% нікелю та 325 заліза; цей сплав застосовують виготовлення серцевиків трансформаторів.
Температура Кюрі
Питомий електричний опір матеріалів
Сплави високого опору
Назва сплаву |
Питомий електричний опір мком м |
Склад металу, % |
|||
Марганець |
Інші елементи |
||||
| Константан | 0,50 | 54 | 45 | 1 | - |
| Капель | 0,47 | 56,5 | 43 | 0,05 | - |
| Манганін | 0,43 | > 85 | 2-4 | 12 | - |
| Нейзільбер | 0,3 | 65 | 15 | - | 20 Zn |
| Нікелін | 0,4 | 68,5 | 30 | 1,5 | - |
| Ніхром | 1,1 | - | > 60 | < 4 | 30 < Cr ост. Fe |
| Фехраль | 1,3 | - | - | - | 12-15 Cr 3-4 Al 80< Fe |
Температурні коефіцієнти електричного опору провідників
Провідник |
Провідник |
||
| Алюміній | Нікель | ||
| Вольфрам | Ніхром | ||
| Залізо | Олово | ||
| Золото | Платина | ||
| Константан | Ртуть | ||
| Латунь | Свинець | ||
| Магній | Срібло | ||
| Манганін | Сталь | ||
| Мідь | Фехраль | ||
| Нейзільбер | Цинк | ||
| Нікелін | Чавун |
Надпровідність провідників
- Примітки.
- Надпровідністьвиявлена у більш ніж 25 металевих елементів та у великої кількості сплавів та з'єднань.
- Надпровідником з найбільш високою температурою переходу в надпровідний стан -23,2 К (-250,0 o C) - донедавна був германід ніобію (Nb 3 Ge). Наприкінці 1986 р. був отриманий надпровідник з температурою переходу 30 К (≈ -243 o С). Повідомляється про синтез нових високотемпературних надпровідників: керамік (виготовляється шляхом спікання оксидів барію, міді та лантану) з температурою переходу 90-120 К.
Питомий електричний опір деяких напівпровідників та діелектриків
| Речовина | СклоТемпература, o С | Питомий опір | |
| Ом м | Ом мм2/м | ||
Напівпровідники |
|||
| Антимонід Індія | 17 | 5,8 х 10 -5 | 58 |
| Бор | 27 | 1,7 х 10 4 | 1,7 х 10 10 |
| Німеччина | 27 | 0,47 | 4,7 х 10 5 |
| Кремній | 27 | 2,3 х 10 3 | 2,3 х 10 9 |
| Cеленід свинцю (II) (PbSe) | 20 | 9,1 х 10 -6 | 9,1 |
| Сульфід свинцю (II) (PbS) | 20 | 1,7 х 10 -5 | 0,17 |
Діелектрики |
|||
| Вода дистильована | 20 | 10 3 -10 4 | 10 9 -10 10 |
| Повітря | 0 | 10 15 -10 18 | 10 21 -10 24 |
| Віск бджолиний | 20 | 10 13 | 10 19 |
| Деревина суха | 20 | 10 9 -10 10 | 10 15 -10 16 |
| Кварц | 230 | 10 9 | 10 15 |
| Олія трансформаторна | 20 | 10 11 -10 13 | 10 16 -10 19 |
| Парафін | 20 | 10 14 | 10 20 |
| Гума | 20 | 10 11 -10 12 | 10 17 -10 18 |
| Слюда | 20 | 10 11 -10 15 | 10 17 -10 21 |
| Скло | 20 | 10 9 -10 13 | 10 15 -10 19 |
Електричні властивості пластмас
| Назва пластмаси | Діелектрична проникність | |
| Гетінакс | 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 |
| Органічне скло | 3,5-3,9 | 10 11 -10 13 |
| Пінопласт | 1,0-1,3 | ≈ 10 11 |
| Полістирол | 2,4-2,6 | 10 13 -10 15 |
| Поліхлорвініл | 3,2-4,0 | 10 10 -10 12 |
| Поліетилен | 2,2-2,4 | ≈ 10 15 |
| Склотекстоліт | 4,0-5,5 | 10 11 -10 12 |
| Текстоліт | 6,0-8,0 | 10 7 -10 19 |
| Целулоїд | 4,1 | 10 9 |
| Ебоніт | 2,7-3,5 | 10 12 -10 14 |
Питомий електричний опір електролітів (при t=18 o З та 10-відсоткової концентрації розчину)
Примчання. Питома опір електролітів залежить від температури та концентрації, тобто. від відношення маси розчиненої кислоти, лугу або солі до маси води, що розчиняє. При зазначеній концентрації розчинів збільшення температури на 1 o З зменшує питомий опір розчину, взятого при 18 o С, на 0,012 гідроксиду натрію, на 0,022 - для мідного купоросу, на 0,021 - для хлориду натрію, на 0,013 для сірчаної кислоти і на 0, для 100 – процентної сірчаної кислоти.
Питоме електричне опір рідин
Рідина |
Питомий електричний опір, Ом м |
Рідина |
Питомий електричний опір, Ом м |
| Ацетон | 8,3 х 10 4 | Розплавлені солі: | |
| Вода дистильована | 10 3 - 10 4 | гідроксид калію (КОН; при t = 450 o C) | 3,6 х 10 -3 |
| Вода морська | 0,3 | гідроксид натрію (NaOH; при t = 320 o C) | 4,8 х 10 -3 |
| Вода річкова | 10-100 | хлорид натрію (NaCI; при t = 900 o C) | 2,6 х 10 -3 |
| Повітря рідке (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 |
| Гліцерин | 1,6 х 10 5 | Спирт | 1,5 х 10 5 |
| Гас | 10 10 | ||
| Нафталін розплавлений (при (при t = 82 o C) | 2,5 х 10 7 | ||
Магнітне поле котушки визначається струмом і напруженістю цього поля, а індукція поля. Тобто. індукція поля у вакуумі пропорційна величині струму. Якщо ж магнітне поле створюється в певному середовищі або речовині, то поле впливає на речовину, а воно своєю чергою певним чином змінює магнітне поле.
Речовина, що знаходиться у зовнішньому магнітному полі, намагнічується і в ньому виникає додаткове внутрішнє магнітне поле. Воно пов'язане з рухом електронів внутрішньоатомними орбітами, а також навколо власної осі. Рух електронів і ядер атомів можна як елементарні кругові струми.
Магнітні властивості елементарного кругового струму характеризуються магнітним моментом.
За відсутності зовнішнього магнітного поля елементарні струми всередині речовини орієнтовані безладно (хаотично) і тому загальний або сумарний магнітний момент дорівнює нулю і в навколишньому просторі магнітне поле елементарних внутрішніх струмів не виявляється.
Вплив зовнішнього магнітного поля на елементарні струми в речовині полягає в тому, що змінюється орієнтація осей обертання заряджених частинок так, що їх магнітні моменти виявляються спрямованими в один бік. (У бік зовнішнього магнітного поля). Інтенсивність та характер намагнічування у різних речовин у однаковому зовнішньому магнітному полі значно відрізняються. Величину, що характеризує властивості середовища та вплив середовища на щільність магнітного поля, називають абсолютною магнітною проникністюабо магнітною проникністю середовища (μ з ) . Це ставлення = . Вимірюється [ μ з ]=Гн/м.
Абсолютна магнітна проникність вакууму називається магнітною постійною μ про =4? 10 -7 Гн/м.
Відношення абсолютної магнітної проникності до магнітної постійної називають відносною магнітною проникністюμ c / μ 0 = μ. Тобто. відносна магнітна проникність - це величина, що показує, у скільки разів абсолютна магнітна проникність середовища більша або менша за абсолютну проникність вакууму. μ - величина безрозмірна, що змінюється в широких межах. Ця величина покладена основою розподілу всіх матеріалів і середовищ на три групи.
Діамагнетики . У цих речовин 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 цих речовин μ > 1. До них відносяться - алюміній, магній, олово, платина, марганець, кисень, повітря та ін У повітря = 1,0000031. . Ці речовини також, як і діамагнетики, слабо взаємодіють із магнітом.
Для технічних розрахунків діамагнітних і парамагнітних тіл приймається рівною одиниці.
Феромагнетики . Це особлива група речовин, які грають величезну роль електротехніці. У цих речовин μ >> 1. До них відносяться залізо, сталь, чавун, нікель, кобальт, гадоліній та сплави металів. Ці речовини дуже притягаються до магніту. У цих речовин μ = 600-10 000. У деяких сплавів μ досягає рекордних значень до 100 000. Слід зазначити, що μ для феромагнітних матеріалів непостійна і залежить від напруженості магнітного поля, виду матеріалу та температури.
Велике значення µ у феромагнетиках пояснюється тим, що в них є області мимовільного намагнічування (домени), в межах яких елементарні магнітні моменти однаково спрямовані. Складаючись, вони утворюють загальні магнітні моменти доменів.
Без магнітного поля магнітні моменти доменів орієнтовані хаотично і сумарний магнітний момент тіла або речовини дорівнює нулю. Під дією зовнішнього поля магнітні моменти доменів орієнтуються в один бік і утворюють загальний магнітний момент тіла, спрямований у той самий бік, що й зовнішнє магнітне поле.
Цю важливу особливість використовують на практиці, застосовуючи феромагнітні осердя в котушках, що дозволяє різко посилити магнітну індукцію і магнітний потік при тих же значеннях струмів і числа витків або, інакше кажучи, концентрувати магнітне поле відносно малому обсязі.
Магнітна проникність різна для різних середовищ і залежить від її властивостей, тому прийнято говорити про магнітну проникність конкретного середовища (маючи на увазі її склад, стан, температуру тощо).
У разі однорідного ізотропного середовища магнітна проникність μ:
μ = В/(μ o Н),
В анізотропних кристалах магнітна проникність – тензор.
Більшість речовин за значенням магнітної проникності поділяються на три класи:
- діамагнетики ( μ < 1 ),
- парамагнетики ( μ > 1 )
- феромагнетики (що мають більш виражені магнітні властивості, наприклад залізо).
Магнітна проникність надпровідників дорівнює нулю.
Абсолютна магнітна проникність повітря приблизно дорівнює магнітній проникності вакууму і в технічних розрахунках приймається рівною 4π · 10 -7 Гн/м
μ = 1 + χ (В одиницях СІ);
μ = 1 + 4πχ (В одиницях СГС).
Магнітна проникність фізичного вакууму μ =1, оскільки χ=0.
Магнітна проникність показує, у скільки разів абсолютна магнітна проникність даного матеріалу більша за магнітну постійну, тобто, у скільки разів магнітне поле макрострумів Нпосилюється за рахунок поля мікрострумів середовища. Магнітна проникність повітря та більшості речовин, за винятком феромагнітних матеріалів, близька до одиниці.
У техніці використовують кілька видів магнітної проникності залежно від конкретних застосувань магнітного матеріалу. Відносна магнітна проникність показує, у скільки разів у цьому середовищі сила взаємодії між проводами зі струмом змінюється порівняно з вакуумом. Чисельно дорівнює відношенню абсолютної магнітної проникності до постійної магнітної. Абсолютна магнітна проникність дорівнює добутку магнітної проникності на постійну магнітну.
У діамагнетиків χμχ>0 і μ > 1. Залежно від того, чи вимірюється μ феромагнетиків у статичному або змінному магнітному полі, її називають відповідно статичною або динамічною магнітною проникністю.
Магнітна проникність феромагнетиків складним чином залежить від Н . З кривої намагнічування феромагнетика можна побудувати залежність магнітної проникності від н.
Магнітну проникність, визначену за формулою:
μ = В/(μ o Н),
називають статичною магнітною проникністю.
Вона пропорційна тангенсу кута нахилу січної, проведеної з початку координат через відповідну точку на основній кривій намагнічування. Граничне значення магнітної проникності μ н при напруженості магнітного поля, що прагне нуля, називають початковою магнітною проникністю. Ця характеристика має найважливіше значення за технічному використанні багатьох магнітних матеріалів. Експериментально її визначають у слабких магнітних полях із напруженістю близько 0, 1 А/м.