Względna przenikalność elektryczna

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacja, szukaj

Względna przenikalność elektryczna (dawn. stała dielektryczna[1]) – bezwymiarowa wielkość określająca ilokrotnie przenikalność elektryczna danego ośrodka ε jest większa od przenikalności elektrycznej próżni ε0

\varepsilon _r = \frac {\varepsilon}{\varepsilon _0}

Z definicji wynika, że w próżni εr ma wartość 1. W zmiennym polu elektrycznym względna przenikalność elektryczna zależy od częstotliwości zmian tego pola. Przenikalność w stałym polu elektrycznym nazywamy przenikalnością statyczną.

Względna przenikalność elektryczna substancji jest tym większa im większa jest podatność elektryczna tej substancji χe zgodnie z zależnością

\varepsilon _r = 1 + \chi _e

Wartość względnej przenikalności elektrycznej[edytuj | edytuj kod]

Zależność temperaturowa względnej statycznej przenikalności elektrycznej wody (ciecz, ciśnienie 10 MPa)

Dielektryki, w zależności od wewnętrznej budowy (np. polarności cząsteczek) mają przenikalność w zakresie od kilku do kilkudziesięciu. Substancje o anomalnie wysokiej przenikalności nazywamy ferroelektrykami. Wartości względnej przenikalności dla niektórych substancji przedstawia tabela

Substancja εr
próżnia 1
powietrze 1,00054
teflon 2,1
polietylen 2,25
polistyren 2,4–2,7
dwusiarczek węgla 2,6
lód 100
papier 3,5
krzemionka 3,7
beton 4,5
guma 7
diament 5,5–10
sól kuchenna 3–15
grafit 10–15
krzem 11,68
amoniak 26–22–20–17
(−80 ÷ –40 ÷ 0 ÷ 20 °C)
alkohol metylowy 30
gliceryna 41,2–47–42,5
(0–20–25 °C)
woda 88–80,1–55,3–34,5
(0–20–100–200 °C)
kwas fluorowodorowy 83,6 (0 °C)
kwas siarkowy 84–100
(20–25 °C)
cyjanowodór 158,0–2,3
(0–21 °C)
tlenek tytanu(IV) 86–173
ferroelektryki >1000

Sposób pomiaru[edytuj | edytuj kod]

Najprostszym sposobem wyznaczenia przenikalności elektrycznej badanej substancji jest zaobserwowanie jej wpływu na pojemność kondensatora. Wzór na pojemność kondensatora płaskiego ma postać

C_d = \frac {\varepsilon _0 \varepsilon _r S}{d}

gdzie

S - powierzchnia okładek kondensatora,
d - odległość między okładkami.

Dla kondensatora próżniowego (~powietrznego) wzór ten zmienia się do postaci

C = \frac {\varepsilon _0 S}{d}

Dzieląc stronami oba równania otrzymamy

\varepsilon _r = \frac {C _d }{C}

Przypisy

  1. dielektryczna stała. Encyklopedia PWN. [dostęp 2013-08-30].