Det elektrisk permittivitet Det er parameteren, der kvantificerer reaktionen fra et medium til tilstedeværelsen af et elektrisk felt. Det er betegnet med det græske bogstav ε, og dets værdi for tomrummet, der fungerer som en reference for de andre medier, er følgende: εeller = 8.8541878176 x 10-12 Cto /N.mto
Mediets beskaffenhed giver det et særligt svar på elektriske felter. På denne måde temperaturen, fugtigheden, molekylvægten, geometrien af de sammensatte molekyler, de mekaniske spændinger i det indre eller at der er en eller anden fortrinsretning i rummet, hvor eksistensen af felt letter..
I sidstnævnte tilfælde siges det, at materialet præsenterer anisotropi. Og når ingen retning er fortrinsret, overvejes materialet isotrop. Permeabiliteten for ethvert homogent medium kan udtrykkes som en funktion af vakuumets permeabiliteteller ved hjælp af udtrykket:
ε = κεeller
Hvor κ er materialets relative permeabilitet, også kaldet Dielektrisk konstant, en dimensionsløs størrelse, der er bestemt eksperimentelt for mange materialer. En måde at udføre denne måling på vil blive forklaret senere..
Artikelindeks
Et dielektrikum er et materiale, der ikke leder elektricitet godt, så det kan bruges som isolator. Dette forhindrer imidlertid ikke materialet i at kunne reagere på et eksternt elektrisk felt og skabe sit eget..
I det følgende analyserer vi reaktionen fra isotrope dielektriske materialer såsom glas, voks, papir, porcelæn og nogle fedtstoffer, der ofte bruges i elektronik..
Et elektrisk felt uden for dielektrikummet kan dannes mellem to metalplader i en flad parallel pladekondensator..
Dielektrikum, i modsætning til ledere som kobber, mangler gratis opladninger, der kan bevæge sig inden i materialet. Deres sammensatte molekyler er elektrisk neutrale, men ladningerne kan forskydes lidt. På denne måde kan de modelleres som elektriske dipoler.
En dipol er elektrisk neutral, men den positive ladning adskilles en lille afstand fra den negative ladning. Inden for det dielektriske materiale og i fravær af et eksternt elektrisk felt er dipolerne normalt tilfældigt fordelt som vist i figur 2.
Når dielektrikumet introduceres i midten af et eksternt felt, for eksempel det, der er oprettet inde i to ledende ark, omorganiseres dipolerne, og ladningerne adskilles, hvilket skaber et internt elektrisk felt i materialet i den modsatte retning af det eksterne felt..
Når denne forskydning opstår, siges det, at materialet er polariseret.
Denne inducerede polarisering forårsager nettet eller det resulterende elektriske felt OG fald, effekt vist i figur 3, da det eksterne felt og det indre felt, der genereres af polarisationen, har samme retning men modsatte retninger. Størrelsen af OG er givet af:
E = Eeller - OGjeg
Det eksterne felt gennemgår en reduktion takket være interaktionen med materialet i en faktor kaldet κ eller dielektrisk konstant af materialet, en makroskopisk egenskab af det samme. Med hensyn til denne mængde er det resulterende eller nettofelt:
E = Eeller/ κ
Den dielektriske konstant κ er materialets relative permittivitet, en dimensionsløs størrelse altid større end 1 og lig med 1 i vakuum.
κ = ε/ εeller
Eller ε = κεeller ligesom beskrevet i starten. Enhederne i ε er de samme som εeller: Cto /N.mto af M.
Effekten af at indsætte et dielektrikum mellem kondensatorens plader er at muliggøre lagring af yderligere ladninger, det vil sige en kapacitetsforøgelse. Denne kendsgerning blev opdaget af Michael Faraday i det 19. århundrede.
Det er muligt at måle et materiales dielektriske konstant ved hjælp af en flad parallel pladekondensator på følgende måde: når der kun er luft mellem pladerne, kan det vises, at kapaciteten er givet ved:
Celler = εeller. A / d
Hvor Celler er kondensatorkapaciteten, TIL er arealet af pladerne og d er afstanden mellem dem. Men når der indsættes et dielektrikum, øges kapaciteten med en faktor κ, som det ses i det foregående afsnit, og derefter er den nye kapacitet C proportional med originalen:
C = κεeller. A / d = ε. A / d
Forholdet mellem den endelige og den oprindelige kapacitet er materialets dielektriske konstant eller relative permittivitet:
κ = C / Celler
Og den absolutte elektriske permittivitet af det pågældende materiale er kendt gennem:
ε = εeller . (C / Celler)
Målinger kan let udføres, hvis du har et multimeter, der er i stand til at måle kapacitans. Et alternativ er at måle spændingen Vo mellem kondensatorens plader uden dielektrisk og isoleret fra kilden. Derefter introduceres dielektrikummet, og der observeres et fald i spænding, hvis værdi vil være V.
Derefter κ = Veller / V
- Justerbar separat flad parallel pladekondensator.
- Mikrometer eller vernierskrue.
- Multimeter, der har funktionen til at måle kapacitet.
- Grafpapir.
- Vælg en adskillelse d mellem kondensatorpladerne og ved hjælp af multimeteret måle kapaciteten Celler. Optag dataparet i en værditabel.
- Gentag ovenstående procedure for mindst 5 pladeseparationer.
- Find kvotienten (A / d) for hver af de målte afstande.
- Tak til udtrykket Celler = εeller. A / d det er kendt, at Celler er proportional med kvotienten (A / d). Plot hver værdi af Celler med sin respektive værdi på A / d.
- Juster den bedste linje visuelt og bestem hældningen. Eller find skråningen ved hjælp af lineær regression. Hældningsværdien er luftens permittivitet.
Adskillelsen mellem pladerne bør ikke overstige ca. 2 mm, da ligningen for kapacitansen for den parallelle flade pladekondensator antager uendelige plader. Dette er imidlertid en forholdsvis god tilnærmelse, da pladesiden altid er meget større end adskillelsen mellem dem..
I dette eksperiment bestemmes luftens permittivitet, hvilket er ret tæt på vakuum. Den dielektriske konstant for vakuum er κ = 1, mens tør luft er κ = 1.00059.
Endnu ingen kommentarer