Ano ang dielectric constant

Ang bawat sangkap o katawan na nakapaligid sa atin ay may ilang mga katangian ng kuryente. Ito ay dahil sa molekular at atomic na istraktura: ang pagkakaroon ng mga sisingilin na mga particle sa isang mutually bound o libreng estado.

Kapag walang panlabas na electric field na kumikilos sa substance, ang mga particle na ito ay ipinamamahagi sa paraang balanse ang bawat isa at hindi lumikha ng karagdagang electric field sa buong kabuuang volume. Sa kaso ng panlabas na aplikasyon ng elektrikal na enerhiya sa loob ng mga molekula at atomo, ang muling pamamahagi ng mga singil ay nangyayari, na humahantong sa paglikha ng sarili nitong panloob na electric field na nakadirekta laban sa panlabas.

Kung ang vector ng inilapat na panlabas na patlang ay tinukoy bilang «E0», at ang panloob na «E '», kung gayon ang kabuuang patlang na «E» ay ang kabuuan ng enerhiya ng dalawang dami na ito.

Sa kuryente, kaugalian na hatiin ang mga sangkap sa:

• mga wire;

• dielectrics.

Ang pag-uuri na ito ay umiral nang mahabang panahon, bagaman ito ay medyo arbitrary, dahil maraming mga katawan ay may iba't ibang o pinagsamang mga katangian.

Mga konduktor

Ang mga carrier na may libreng singil ay ginagamit bilang conductor.Kadalasan, ang mga metal ay kumikilos bilang mga conductor, dahil ang mga libreng electron ay palaging naroroon sa kanilang istraktura, na maaaring lumipat sa buong dami ng sangkap at sa parehong oras ay mga kalahok sa mga thermal na proseso.

Kapag ang isang konduktor ay nakahiwalay mula sa pagkilos ng mga panlabas na patlang ng kuryente, kung gayon ang isang balanse ng mga positibo at negatibong singil ay nilikha sa loob nito mula sa mga ion lattice at mga libreng electron. Ang ekwilibriyong ito ay agad na nasisira kapag isang konduktor sa isang electric field — dahil sa enerhiya kung saan nagsisimula ang muling pamamahagi ng mga sisingilin na particle at ang hindi balanseng mga singil na may positibo at negatibong mga halaga ay lumilitaw sa panlabas na ibabaw.

Ang phenomenon na ito ay karaniwang tinatawag na electrostatic induction... Ang mga singil na sinisingil nito sa ibabaw ng mga metal ay tinatawag na induction charges.

Ang mga inductive charge na nabuo sa conductor ay bumubuo ng isang self-field E ', na nagbabayad para sa epekto ng panlabas na E0 sa loob ng conductor. Samakatuwid, ang halaga ng kabuuang, kabuuang electrostatic field ay nabayaran at katumbas ng 0. Sa kasong ito, ang mga potensyal ng lahat ng mga punto sa loob at labas ay pareho.

Ang nakuha na konklusyon ay nagpapakita na sa loob ng konduktor, kahit na may isang panlabas na patlang na konektado, walang potensyal na pagkakaiba at walang electrostatic na mga patlang. Ang katotohanang ito ay ginagamit sa shielding — ang paggamit ng isang paraan ng electrostatic na proteksyon ng mga tao at mga de-koryenteng kagamitan na sensitibo sa sapilitan na mga patlang, lalo na ang mga instrumento sa pagsukat ng katumpakan at teknolohiya ng microprocessor.

Ang naka-shielded na damit at tsinelas na gawa sa mga tela na may conductive thread, kabilang ang mga sumbrero, ay ginagamit sa kuryente upang protektahan ang mga tauhan na nagtatrabaho sa mga kondisyon ng tumaas na boltahe na nilikha ng mataas na boltahe na kagamitan.

Dielectrics

Ito ang pangalan ng mga sangkap na may mga katangian ng insulating. Naglalaman lamang ang mga ito ng magkakaugnay na bayad, hindi mga freebies. Lahat sila ay may positibo at negatibong mga particle na nakagapos sa isang neutral na atom, na pinagkaitan ng kalayaan sa paggalaw. Ang mga ito ay ipinamamahagi sa loob ng dielectric at hindi gumagalaw sa ilalim ng pagkilos ng inilapat na panlabas na patlang E0.

Gayunpaman, ang enerhiya nito ay nagdudulot pa rin ng ilang mga pagbabago sa istraktura ng sangkap - sa loob ng mga atomo at molekula, nagbabago ang ratio ng positibo at negatibong mga particle, at sa ibabaw ng sangkap, lumalabas ang labis, hindi balanseng nauugnay na mga singil, na bumubuo ng isang panloob na larangan ng kuryente. E '. Ito ay nakadirekta laban sa pag-igting na inilapat mula sa labas.

Ang hindi pangkaraniwang bagay na ito ay tinatawag na dielectric polarization... Ito ay nailalarawan sa pamamagitan ng ang katunayan na ang isang electric field E ay lumilitaw sa loob ng sangkap, na nabuo sa pamamagitan ng pagkilos ng panlabas na enerhiya E0, ngunit pinahina ng pagsalungat ng panloob na E '.

Mga uri ng polariseysyon

Ito ay may dalawang uri sa loob ng dielectrics:

1. oryentasyon;

2. elektroniko.

Ang unang uri ay may karagdagang pangalan ng dipole polarization. Ito ay likas sa mga dielectric na may mga inilipat na sentro sa negatibo at positibong mga singil, na bumubuo ng mga molekula ng microscopic dipoles - isang neutral na hanay ng dalawang singil. Ito ay katangian ng tubig, nitrogen dioxide, hydrogen sulfide.

Kung wala ang pagkilos ng isang panlabas na electric field, ang mga molekular na dipoles ng naturang mga sangkap ay nakatuon sa isang magulong paraan sa ilalim ng impluwensya ng mga proseso sa operating temperatura. Kasabay nito, walang electric charge sa anumang punto ng panloob na dami at sa panlabas na ibabaw ng dielectric.

Ang larawang ito ay nagbabago sa ilalim ng impluwensya ng panlabas na inilapat na enerhiya, kapag ang mga dipoles ay bahagyang nagbabago sa kanilang oryentasyon at ang mga rehiyon ng hindi nabayarang macroscopic bound na mga singil ay lumilitaw sa ibabaw, na bumubuo ng isang field na E' na may direksyon na kabaligtaran sa inilapat na E0.

Sa gayong polariseysyon, ang temperatura ay may malaking impluwensya sa mga proseso, na nagiging sanhi ng thermal motion at lumilikha ng mga disorienting na kadahilanan.

Electronic polarization, nababanat na mekanismo

Nagpapakita ito ng sarili sa mga non-polar dielectrics - mga materyales ng ibang uri na may mga molekula na walang dipole moment, na, sa ilalim ng impluwensya ng isang panlabas na patlang, ay deformed upang ang mga positibong singil ay nakatuon sa direksyon ng E0 vector, at ang mga negatibong singil ay nakatuon sa tapat na direksyon.

Bilang isang resulta, ang bawat isa sa mga molekula ay kumikilos bilang isang electric dipole na nakatuon sa kahabaan ng axis ng inilapat na larangan. Sa ganitong paraan, nilikha nila sa panlabas na ibabaw ang kanilang field E 'na may kabaligtaran na direksyon.

Sa ganitong mga sangkap, ang pagpapapangit ng mga molekula at samakatuwid ang polariseysyon dahil sa pagkilos ng isang panlabas na larangan ay hindi nakasalalay sa kanilang paggalaw sa ilalim ng impluwensya ng temperatura. Ang methane CH4 ay maaaring mabanggit bilang isang halimbawa ng isang non-polar dielectric.

Ang numerical na halaga ng panloob na larangan ng dalawang uri ng dielectrics ay unang nagbabago sa magnitude sa direktang proporsyon sa pagtaas ng panlabas na larangan, at pagkatapos, kapag naabot ang saturation, lumilitaw ang mga nonlinear na epekto. Lumilitaw ang mga ito kapag ang lahat ng mga molekular na dipoles ay nakaayos kasama ang mga linya ng puwersa ng polar dielectrics o ang mga pagbabago ay naganap sa istruktura ng non-polar matter, dahil sa malakas na pagpapapangit ng mga atomo at mga molekula sa pamamagitan ng malaking enerhiya na inilapat mula sa labas.

Sa pagsasagawa, ang mga ganitong kaso ay bihira - kadalasan ang pagkabigo o pagkabigo ng pagkakabukod ay nangyayari nang mas maaga.

Ang dielectric na pare-pareho

Sa mga insulating material, isang mahalagang papel ang ginagampanan ng mga de-koryenteng katangian at tulad ng mga tagapagpahiwatig bilang dielectric constant... Ito ay maaaring masukat ng dalawang magkaibang katangian:

1. ganap na halaga;

2. relatibong halaga.

Ang terminong absolute dielectric constant substances εa ay ginagamit kapag tumutukoy sa mathematical notation ng Coulomb's law. Ito, sa anyo ng coefficient εα, ay nag-uugnay sa mga vectors ng induction D at intensity E.

Alalahanin natin na ang French physicist na si Charles de Coulomb, gamit ang kanyang sariling torsion balance, ay nag-imbestiga sa mga batas ng electric at magnetic forces sa pagitan ng maliliit na sisingilin na katawan.

Ang pagpapasiya ng kamag-anak na pagkamatagusin ng isang daluyan ay ginagamit upang makilala ang mga katangian ng insulating ng isang sangkap. Tinatantya nito ang ratio ng puwersa ng pakikipag-ugnayan sa pagitan ng dalawang puntong singil sa ilalim ng dalawang magkaibang kundisyon: sa vacuum at sa isang kapaligirang nagtatrabaho. Sa kasong ito, ang mga indeks ng vacuum ay kinukuha bilang 1 (εv = 1), habang para sa mga tunay na sangkap ay palaging mas mataas ang mga ito, εr> 1.

Ang numerical expression na εr ay ipinapakita bilang isang walang sukat na dami na ipinaliwanag ng epekto ng polariseysyon sa dielectrics at ginagamit upang suriin ang kanilang mga katangian.

Dielectric na mga pare-parehong halaga ng indibidwal na media (sa temperatura ng silid)

Substance ε Substance ε Segnet salt 6000 Diamond 5.7 Rutile (sa optical axis) 170 Tubig 81 Polyethylene 2.3 Ethanol 26.8 Silicon 12.0 Mica 6 Glass beaker 5-16 Carbon dioxide 1.00099 NaCl 5.26 mm2 Aqueous g) 1.00057