De elektrisk permittivitet Det er parameteren som kvantifiserer responsen til et medium til tilstedeværelsen av et elektrisk felt. Det er betegnet med den greske bokstaven ε, og verdien for tomrommet, som fungerer som en referanse for andre medier, er følgende: εeller = 8,8541878176 x 10-12 Cto /N.mto
Mediets natur gir det en spesiell respons på elektriske felt. På denne måten temperaturen, fuktigheten, molekylvekten, geometrien til de sammensatte molekylene, de mekaniske spenningene i det indre, eller at det er noen fortrinnsretning i rommet der eksistensen av felt blir lettere..
I sistnevnte tilfelle sies det at materialet presenterer anisotropi. Og når ingen retning er fortrinnsrett, vurderes materialet isotropisk. Permeabiliteten til ethvert homogent medium kan uttrykkes som en funksjon av permeabiliteten til vakuumet eeller bruker uttrykket:
ε = κεeller
Hvor κ er materialets relative permeabilitet, også kalt dielektrisk konstant, en dimensjonsløs mengde som er bestemt eksperimentelt for mange materialer. En måte å utføre denne målingen på vil bli forklart senere..
Artikkelindeks
Et dielektrikum er et materiale som ikke leder strøm godt, så det kan brukes som isolator. Dette forhindrer imidlertid ikke at materialet kan svare på et eksternt elektrisk felt og skape sitt eget..
I det følgende vil vi analysere responsen til isotrope dielektriske materialer som glass, voks, papir, porselen og noe fett som ofte brukes i elektronikk..
Et elektrisk felt utenfor dielektriket kan opprettes mellom to metallark av en flat parallellplatekondensator..
Dielektrics, i motsetning til ledere som kobber, mangler gratis ladninger som kan bevege seg i materialet. Molekylene deres er elektrisk nøytrale, men ladningene kan skifte litt. På denne måten kan de modelleres som elektriske dipoler.
En dipol er elektrisk nøytral, men den positive ladningen skilles en liten avstand fra den negative ladningen. Innenfor det dielektriske materialet og i fravær av et eksternt elektrisk felt, fordeles dipolene vanligvis tilfeldig, som vist i figur 2.
Når dielektrikumet blir introdusert i midten av et eksternt felt, for eksempel det som er opprettet i to ledende ark, omorganiserer dipolene og ladningene skilles, og skaper et indre elektrisk felt i materialet i motsatt retning av det ytre feltet..
Når denne forskyvningen skjer, sies det at materialet er det polarisert.
Denne induserte polarisasjonen forårsaker netto eller resulterende elektrisk felt OG nedgang, effekten vist i figur 3, siden det eksterne feltet og det indre feltet generert av polarisasjonen, har samme retning, men motsatt retning. Størrelsen på OG er gitt av:
E = Eeller - OGJeg
Det ytre feltet gjennomgår en reduksjon takket være interaksjonen med materialet i en faktor som kalles κ eller dielektrisk konstant av materialet, en makroskopisk egenskap av det samme. Når det gjelder denne mengden, er det resulterende eller nettofeltet:
E = Eeller/ κ
Den dielektriske konstanten κ er materialets relative permittivitet, en dimensjonsløs mengde alltid større enn 1 og lik 1 i vakuum.
κ = ε/ εeller
Eller ε = κεeller akkurat som beskrevet i begynnelsen. Enhetene til ε er de samme som εeller: Cto /N.mto av M.
Effekten av å sette inn et dielektrikum mellom platene til en kondensator er å tillate lagring av ekstra ladninger, det vil si en økning i kapasitet. Dette faktum ble oppdaget av Michael Faraday på 1800-tallet.
Det er mulig å måle dielektrisk konstant av et materiale ved hjelp av en flat parallellplatekondensator på følgende måte: når det bare er luft mellom platene, kan det vises at kapasiteten er gitt av:
Celler = εeller. A / d
Hvor Celler er kondensatorkapasiteten, TIL er arealet av platene og d er avstanden mellom dem. Men når du setter inn et dielektrikum, øker kapasiteten med en faktor κ, som vist i forrige avsnitt, og da er den nye kapasiteten C proporsjonal med originalen:
C = κεeller. A / d = ε. A / d
Forholdet mellom den endelige og den opprinnelige kapasiteten er den dielektriske konstanten til materialet eller relativ permittivitet:
κ = C / Celler
Og den absolutte elektriske permittiviteten til det aktuelle materialet er kjent gjennom:
ε = εeller . (C / Celler)
Målinger kan enkelt utføres hvis du har et multimeter som kan måle kapasitans. Et alternativ er å måle spenningen Vo mellom kondensatorens plater uten dielektrikum og isolert fra kilden. Deretter introduseres dielektrikumet og en spenningsreduksjon observeres, hvis verdi vil være V.
Da κ = Veller / V
- Justerbar separasjon flat parallellplatekondensator.
- Mikrometer eller vernierskrue.
- Multimeter som har funksjonen til å måle kapasitet.
- Grafpapir.
- Velg en separasjon d mellom kondensatorplatene og måle kapasiteten ved hjelp av multimeteret Celler. Registrer dataparet i en verditabell.
- Gjenta fremgangsmåten ovenfor for minst 5 plateseparasjoner.
- Finn kvotienten (A / d) for hver av de målte avstandene.
- Takk til uttrykket Celler = εeller. A / d det er kjent at Celler er proporsjonal med kvotienten (A / d). Plott hver verdi av Celler med sin respektive verdi på A / d.
- Juster den beste linjen visuelt og bestem helningen. Eller finn skråningen ved hjelp av lineær regresjon. Hellingens verdi er luftens permittivitet.
Avstanden mellom platene skal ikke overstige ca. 2 mm, siden ligningen for kapasitansen til den parallelle flatplatekondensatoren forutsetter uendelige plater. Dette er imidlertid en ganske god tilnærming, siden siden av platene alltid er mye større enn skillet mellom dem..
I dette eksperimentet bestemmes luftens permittivitet, som er ganske nær vakuum. Den dielektriske konstanten av vakuum er κ = 1, mens den for tørr luft er κ = 1.00059.
Ingen har kommentert denne artikkelen ennå.