ثابت العزلالبيئة - كمية فيزيائية تميز خصائص وسيط عازل (عازل) وتظهر اعتماد الحث الكهربائي على قوة المجال الكهربائي.

يتحدد بتأثير استقطاب العوازل تحت تأثير الحقل الكهربائي(ومع قابلية العزل الكهربائي للوسيط الذي يميز هذا التأثير).

هناك تراخيص نسبية ومطلقة.

السماحية النسبية ε بلا أبعاد وتوضح عدد مرات قوة التفاعل التي تبلغ اثنين الشحنات الكهربائيةأقل في الوسط منه في الفراغ. هذه القيمة للهواء ومعظم الغازات الأخرى في الظروف الطبيعيةقريبة من الوحدة (بسبب كثافتها المنخفضة). بالنسبة لمعظم العوازل الصلبة أو السائلة ، تتراوح السماحية النسبية من 2 إلى 8 (لحقل ثابت). إن ثابت العزل الكهربائي للماء في الحقل الساكن مرتفع جدًا - حوالي 80. قيمه كبيرة بالنسبة للمواد ذات الجزيئات التي لها عزم كهربائي ثنائي القطب كبير. السماحية النسبية للكهرباء الفيروكهربائية هي عشرات ومئات الآلاف.

يتم الإشارة إلى السماحية المطلقة في الأدب الأجنبي بالحرف ، في الأدبيات المحلية ، يتم استخدام المجموعة بشكل أساسي ε ε 0 (displaystyle ~ (varepsilon) (varepsilon) _ (0))أين هو الثابت الكهربائي. تستخدم السماحية المطلقة فقط في النظام الدولي للوحدات (SI) ، حيث يتم قياس الاستقراء وشدة المجال الكهربائي بوحدات مختلفة. في نظام CGS ، ليست هناك حاجة لإدخال السماحية المطلقة. ثابت العزل المطلق (بالإضافة إلى الثابت الكهربائي) له البعد L 3 M −1 T 4 I². في وحدات النظام الدولي للوحدات (SI): [ ε 0 (displaystyle ~ (varepsilon) _ (0))]= / .

موسوعي يوتيوب

• 1 / 5

  بشكل عام ، السماحية هي موتر يتم تحديده من العلاقات التالية (يستخدم الترميز اتفاقية أينشتاين):

  د i = ε 0 ε i j E j (displaystyle ~ D_ (i) = varepsilon _ (0) varepsilon _ (ij) E_ (j)) د = ε أ E (displaystyle ~ mathbf (D) = (boldsymbol (varepsilon)) _ (a) mathbf (E)) E = E 1 e 1 + E 2 e 2 + E 3 e 3 (displaystyle ~ mathbf (E) = E_ (1) mathbf (e) _ (1) + E_ (2) mathbf (e) _ (2) + E_ (3) \ mathbf (e) _ (3))- ناقلات شدة المجال الكهربائي ، D = D 1 e 1 + D 2 e 2 + D 3 e 3 (displaystyle ~ mathbf (D) = D_ (1) mathbf (e) _ (1) + D_ (2) mathbf (e) _ (2) + D_ (3) \ mathbf (e) _ (3))- ناقل الحث الكهربائي ، ε أ = ε 0 ((ε أ) i j) (displaystyle ~ (boldsymbol (varepsilon)) _ (a) = varepsilon _ (0) ((varepsilon _ (a)) _ (ij)))هو موتر السماحية المطلقة.

  E = E 0. i ω t ⇒ ∂ E ∂ t = i ω E (\ displaystyle ~ \ mathbf (E) = \ mathbf (E) _ (0) e ^ (i omega t) \ Rightarrow \ (\ frac (\ جزئي \ mathbf (E)) (\ جزئي t)) = i \ omega \ mathbf (E))

  قياس

  السماحية النسبية للمادة εrيمكن تحديدها بمقارنة سعة مكثف اختبار مع عازل معين (C x) وسعة نفس المكثف في الفراغ (C o):

  ε ص = ج س ج 0. (displaystyle varepsilon _ (r) = (frac (C_ (x)) (C_ (0))).)

  الاستخدام العملي

  تعد سماحية المواد العازلة أحد العوامل الرئيسية في تطوير المكثفات الكهربائية. يمكن أن يؤدي استخدام المواد ذات ثابت العزل الكهربائي العالي إلى تقليل الأبعاد المادية للمكثفات بشكل كبير.

  يتم تحديد سعة المكثفات:

  C = ε r ε 0 S د، (displaystyle C = varepsilon _ (r) varepsilon _ (0) (frac (S) (d)) ،)

  أين εrهي سماحية المادة بين الأطباق ، ε س- ثابت كهربائي ، س- مساحة ألواح المكثف ، د- المسافة بين اللوحات.

  تؤخذ معلمة ثابت العزل في الاعتبار عند تطوير لوحات الدوائر المطبوعة. تؤثر قيمة ثابت العزل الكهربائي للمادة بين الطبقات جنبًا إلى جنب مع سمكها على قيمة السعة الساكنة الطبيعية لطبقات الطاقة ، كما تؤثر بشكل كبير على مقاومة الموجة للموصلات الموجودة على اللوحة.

  ثابت العزل ثابت العزل

  قيمة ε ، توضح عدد المرات التي تكون فيها قوة التفاعل بين شحنتين كهربائيتين في وسط أقل مما هي عليه في الفراغ. في وسط متناحٍ ، ε يرتبط بقابلية العزل الكهربائي χ بالعلاقة: ε = 1 + 4π χ. سماحية الوسط متباين الخواص هي موتر. السماحية تعتمد على تردد المجال ؛ في المجالات الكهربائية القوية ، تبدأ السماحية بالاعتماد على شدة المجال.

  الثبات العازل

  القدرة العازلة ، كمية عديمة الأبعاد e ، توضح عدد المرات التي تكون فيها قوة التفاعل F بين الشحنات الكهربائية في وسط معين أقل من قوة التفاعل F o في الفراغ:
  ه \ u003d و حول / ف.
  يوضح ثابت العزل عدد المرات التي يضعف فيها المجال بواسطة العازل (سم.عازل)، توصيف كميًا خاصية العازل المراد استقطابه في مجال كهربائي.
  يتم تحديد قيمة السماحية النسبية لمادة ما ، والتي تميز درجة استقطابها ، من خلال آليات الاستقطاب (سم.الاستقطاب). ومع ذلك ، فإن القيمة تعتمد أيضًا إلى حد كبير على حالة التجميعالمواد ، لأنه خلال التحولات من حالة إلى أخرى ، تتغير كثافة المادة ولزوجتها وتناحيها بشكل كبير (سم.النظائر).
  ثابت عازل الغازات
  تتميز المواد الغازية بكثافات منخفضة جدًا بسبب المسافات الكبيرة بين الجزيئات. نتيجة لهذا ، فإن استقطاب جميع الغازات ضئيل وسماحيها قريب من الوحدة. يمكن أن يكون استقطاب الغاز إلكترونيًا بحتًا أو ثنائي القطب إذا كانت جزيئات الغاز قطبية ، ولكن في هذه الحالة أيضًا ، يكون الاستقطاب الإلكتروني ذا أهمية أساسية. يكون استقطاب الغازات المختلفة أكبر ، وكلما زاد نصف قطر جزيء الغاز ، وهو قريب عدديًا من مربع معامل الانكسار لهذا الغاز.
  يتم تحديد اعتماد الغاز على درجة الحرارة والضغط من خلال عدد الجزيئات لكل وحدة حجم من الغاز ، والتي تتناسب مع الضغط وتتناسب عكسياً مع درجة الحرارة المطلقة.
  الهواء في الظروف العادية له e = 1.0006 ، ومعامل درجة الحرارة له قيمة حوالي 2. 10 -6 ك -1.
  ثابت العزل الكهربائي للعوازل السائلة
  يمكن أن تتكون العوازل السائلة من جزيئات غير قطبية أو قطبية. يتم تحديد القيمة e للسوائل غير القطبية بواسطة استقطاب الإلكترون ، لذلك فهي صغيرة ، قريبة من قيمة مربع انكسار الضوء ، وعادة لا تتجاوز 2.5. يرتبط اعتماد e لسائل غير قطبي على درجة الحرارة بانخفاض في عدد الجزيئات لكل وحدة حجم ، أي مع انخفاض في الكثافة ، ومعامل درجة حرارته قريب من معامل درجة حرارة تمدد حجم السائل ، ولكن يختلف في العلامة.
  يتم تحديد استقطاب السوائل المحتوية على جزيئات ثنائي القطب في وقت واحد بواسطة المكونات الإلكترونية ومكونات الاسترخاء ثنائي القطب. تحتوي هذه السوائل على ثابت عازل أكبر من المزيد من القيمةعزم كهربائي من ثنائيات القطب (سم.ديبول)وكلما زاد عدد الجزيئات لكل وحدة حجم. الاعتماد على درجة الحرارة في حالة السوائل القطبية معقد.
  ثابت العزل الكهربائي للعوازل الصلبة
  في المواد الصلبة ، يمكن أن تأخذ مجموعة متنوعة من القيم العددية وفقًا لمجموعة متنوعة من السمات الهيكلية للعزل الكهربائي الصلب. في المواد العازلة الصلبة ، جميع أنواع الاستقطاب ممكنة.
  أصغر قيمة لـ e لها عوازل صلبة ، تتكون من جزيئات غير قطبية ولها استقطاب إلكتروني فقط.
  العوازل الصلبة ، وهي بلورات أيونية ذات تعبئة كثيفة للجسيمات ، لها استقطابات إلكترونية وأيونية ولها قيم e تقع في نطاق واسع (ملح الصخور الإلكترونية - 6 ؛ اكسيد الالمونيوم - 10 ؛ ه الروتيل - 110 ؛ ه تيتانات الكالسيوم - 150).
  e من مختلف الزجاجات غير العضوية ، التي تقترب من بنية المواد العازلة غير المتبلورة ، تقع في نطاق ضيق نسبيًا من 4 إلى 20.
  المواد العازلة العضوية القطبية لها استقطاب ثنائي القطب في الحالة الصلبة. تعتمد e من هذه المواد إلى حد كبير على درجة حرارة وتكرار الجهد المطبق ، مع مراعاة نفس القوانين المطبقة على السوائل ثنائية القطب.

  السماحية النسبية

  السماحية النسبيةالبيئة ε هي كمية فيزيائية بلا أبعاد تميز خصائص وسيط عازل (عازل). وهو مرتبط بتأثير استقطاب العوازل تحت تأثير المجال الكهربائي (وقيمة القابلية للعازل الكهربائي للوسيط الذي يميز هذا التأثير). تُظهر قيمة ε عدد المرات التي تكون فيها قوة التفاعل لشحنتين كهربائيتين في وسيط أقل مما هي عليه في الفراغ. السماحية النسبية للهواء ومعظم الغازات الأخرى في الظروف العادية قريبة من الوحدة (بسبب كثافتها المنخفضة). بالنسبة لمعظم العوازل الصلبة أو السائلة ، تتراوح السماحية النسبية من 2 إلى 8 (لحقل ثابت). إن ثابت العزل الكهربائي للماء في الحقل الساكن مرتفع جدًا - حوالي 80. قيمه كبيرة بالنسبة للمواد ذات الجزيئات التي تحتوي على ثنائي أقطاب كهربائي كبير. السماحية النسبية للكهرباء الفيروكهربائية هي عشرات ومئات الآلاف.

  قياس

  السماحية النسبية للمادة εrيمكن تحديدها بمقارنة سعة مكثف اختبار مع عازل معين (C x) وسعة نفس المكثف في الفراغ (C o):

  الاستخدام العملي

  تعد سماحية المواد العازلة أحد العوامل الرئيسية في تصميم المكثفات الكهربائية. يمكن أن يؤدي استخدام المواد ذات ثابت العزل الكهربائي العالي إلى تقليل الأبعاد المادية للمكثفات بشكل كبير.

  يتم تحديد سعة المكثفات:

  أين εrهي سماحية المادة بين الأطباق ، ε س- ثابت كهربائي ، س- مساحة ألواح المكثف ، د- المسافة بين اللوحات.

  تؤخذ معلمة السماحية في الاعتبار عند تصميم لوحات الدوائر المطبوعة. تؤثر قيمة ثابت العزل الكهربائي للمادة بين الطبقات جنبًا إلى جنب مع سمكها على قيمة السعة الساكنة الطبيعية لطبقات الطاقة ، كما تؤثر بشكل كبير على مقاومة الموجة للموصلات الموجودة على اللوحة.

  الاعتماد على التردد

  وتجدر الإشارة إلى أن السماحية تعتمد إلى حد كبير على التردد حقل كهرومغناطيسي. يجب أن يؤخذ ذلك دائمًا في الاعتبار ، نظرًا لأن جداول الكتيبات تحتوي عادةً على بيانات لحقل ثابت أو ترددات منخفضة تصل إلى عدة وحدات من kHz دون الإشارة إلى هذه الحقيقة. في الوقت نفسه ، توجد أيضًا طرق بصرية للحصول على السماحية النسبية من معامل الانكسار باستخدام أجهزة قياس القطع ومقاييس الانكسار. ستختلف القيمة التي تم الحصول عليها بالطريقة البصرية (التردد 10 14 هرتز) بشكل كبير عن البيانات الواردة في الجداول.

  تأمل ، على سبيل المثال ، حالة الماء. في حالة المجال الثابت (التردد صفر) ، تكون السماحية النسبية في الظروف العادية حوالي 80. هذا هو الحال بالنسبة لترددات الأشعة تحت الحمراء. يبدأ من حوالي 2 جيجاهرتز εrيبدأ في السقوط. في النطاق البصري εr 1.8 تقريبًا. هذا يتوافق مع حقيقة أن معامل انكسار الماء في النطاق البصري هو 1.33. في نطاق التردد الضيق ، المسمى البصري ، ينخفض ​​الامتصاص العازل للكهرباء إلى الصفر ، والذي يوفر في الواقع للشخص آلية رؤية في الغلاف الجوي للأرضمشبع ببخار الماء. كلما زاد التردد أكثر ، تتغير خصائص الوسيط مرة أخرى. يمكن قراءة سلوك السماحية النسبية للمياه في النطاق الترددي من 0 إلى 10 12 (الأشعة تحت الحمراء) على (eng.)

  ملاحظات

  أنظر أيضا

  • سماحية الفراغ (ثابت كهربائي)

  قيم ثابتة عازلة لبعض المواد

  مستوى	صيغة كيميائية	شروط القياس	القيمة المميزة ε ص
  الألومنيوم	ال	1 كيلو هرتز	1300 + 1.3 10 14 ط
  فضة	اي جي	1 كيلو هرتز	-85 + 8 10 12 ط
  مكنسة	-	-	1
  هواء	-	الشروط المرجعية ، 0.9 ميجا هرتز	1.00058986 ± 0.00000050
  ثاني أكسيد الكربون	ثاني أكسيد الكربون	الظروف الطبيعية	1,0009
  تفلون	-	-	2,1
  نايلون	-	-	3,2
  بولي ايثيلين	[-CH 2 -CH 2 -] ن	-	2,25
  البوليسترين	[-CH 2 -C (C 6 H 5) H-] ن	-	2,4-2,7
  ممحاة	-	-	2,4
  البيتومين	-	-	2,5-3,0
  ثاني كبريتيد الكربون	CS2	-	2,6
  البارافين	ج 18 هـ 38 - ج 35 هـ 72	-	2,0-3,0
  ورق	-	-	2,0-3,5
  البوليمرات الكهرومغناطيسية	−	−	2-12

  السماحية النسبيةبيئة ε - أبعاد الكمية الماديةتوصيف خصائص الوسط العازل (العازل). وهو مرتبط بتأثير استقطاب العوازل تحت تأثير المجال الكهربائي (وقيمة القابلية للعازل الكهربائي للوسيط الذي يميز هذا التأثير). توضح قيمة ε عدد المرات التي تكون فيها قوة التفاعل بين شحنتين كهربائيتين في وسيط أقل مما هي عليه في الفراغ. السماحية النسبية للهواء ومعظم الغازات الأخرى في الظروف العادية قريبة من الوحدة (بسبب كثافتها المنخفضة). بالنسبة لمعظم العوازل الصلبة أو السائلة ، تتراوح السماحية النسبية من 2 إلى 8 (لحقل ثابت). عازل ثابت الماءفي حقل ثابت مرتفع جدًا - حوالي 80. قيمه كبيرة بالنسبة للمواد ذات الجزيئات التي تحتوي على ثنائي أقطاب كهربائي كبير. السماحية النسبية للكهرباء الفيروكهربائية هي عشرات ومئات الآلاف.

  الاستخدام العملي

  تعد سماحية المواد العازلة أحد العوامل الرئيسية في تصميم المكثفات الكهربائية. يمكن أن يؤدي استخدام المواد ذات ثابت العزل الكهربائي العالي إلى تقليل الأبعاد المادية للمكثفات بشكل كبير.

  تؤخذ معلمة السماحية في الاعتبار عند تصميم لوحات الدوائر المطبوعة. تؤثر قيمة ثابت العزل الكهربائي للمادة بين الطبقات جنبًا إلى جنب مع سمكها على قيمة السعة الساكنة الطبيعية لطبقات الطاقة ، كما تؤثر بشكل كبير على مقاومة الموجة للموصلات الموجودة على اللوحة.

  الاعتماد على التردد

  وتجدر الإشارة إلى أن السماحية تعتمد إلى حد كبير على تردد المجال الكهرومغناطيسي. يجب أن يؤخذ ذلك دائمًا في الاعتبار ، نظرًا لأن جداول الكتيبات تحتوي عادةً على بيانات لحقل ثابت أو ترددات منخفضة تصل إلى عدة وحدات من kHz دون الإشارة إلى هذه الحقيقة. في الوقت نفسه ، توجد أيضًا طرق بصرية للحصول على السماحية النسبية من معامل الانكسار باستخدام أجهزة قياس القطع ومقاييس الانكسار. ستختلف القيمة التي تم الحصول عليها بالطريقة البصرية (التردد 10 14 هرتز) بشكل كبير عن البيانات الواردة في الجداول.

  تأمل ، على سبيل المثال ، حالة الماء. في حالة المجال الثابت (التردد صفر) ، تكون السماحية النسبية في الظروف العادية حوالي 80. هذا هو الحال بالنسبة لترددات الأشعة تحت الحمراء. يبدأ من حوالي 2 جيجاهرتز εrيبدأ في السقوط. في النطاق البصري εr 1.8 تقريبًا. هذا يتوافق مع حقيقة أن معامل انكسار الماء في النطاق البصري هو 1.33. في نطاق تردد ضيق ، يسمى الامتصاص البصري ، ينخفض ​​الامتصاص العازل للكهرباء إلى الصفر ، والذي يوفر في الواقع للشخص آلية رؤية في الغلاف الجوي للأرض المشبع ببخار الماء. كلما زاد التردد أكثر ، تتغير خصائص الوسيط مرة أخرى.

  قيم ثابتة عازلة لبعض المواد

  مستوى	صيغة كيميائية	شروط القياس	القيمة المميزة ε ص
  الألومنيوم	ال	1 كيلو هرتز	-1300 + 1.3 النمط: إي
  فضة	اي جي	1 كيلو هرتز	-85 + 8 النمط: Ei
  مكنسة	-	-	1
  هواء	-	الشروط المرجعية ، 0.9 ميجا هرتز	1.00058986 ± 0.00000050
  ثاني أكسيد الكربون	ثاني أكسيد الكربون	الظروف الطبيعية	1,0009
  تفلون	-	-	2,1
  نايلون	-	-	3,2
  بولي ايثيلين	[-CH 2 -CH 2 -] ن	-	2,25
  البوليسترين	[-CH 2 -C (C 6 H 5) H-] ن	-	2,4-2,7
  ممحاة	-	-	2,4
  البيتومين	-	-	2,5-3,0
  ثاني كبريتيد الكربون	CS2	-	2,6
  البارافين	ج 18 هـ 38 - ج 35 هـ 72	-	2,0-3,0
  ورق	-	-	2,0-3,5
  البوليمرات الكهرومغناطيسية	−	−	2-12
  إيبونيت	(ج 6 ح 9 ق) 2	−	2,5-3,0
  زجاج شبكي (زجاج شبكي)	-	-	3,5
  كوارتز	SiO2	-	3,5-4,5
  السيليكا	SiO2	−	3,9
  الباكليت	-	-	4,5
  الخرسانة	−	−	4,5
  بورسلين	−	−	4,5-4,7
  زجاج	−	−	4,7 (3,7-10)
  الألياف الزجاجية FR-4	-	-	4,5-5,2
  Getinaks	-	-	5-6