Что такое диэлектрическая проницаемость

Абсолютная диэлектрическая проницаемость

Абсолютные диэлектрические проницаемости esa зажатого образца в этом случае, понятно, меньше, чем гта свободного образца.
 

Смещение ядер атомов диэлектрика и их электронных оболочек в электрическом поле ( а и поляризация молекул диэлектрика ( б.

Абсолютная диэлектрическая проницаемость вакуума ( пустоты) ЕО равна 8 85 — 10 12 Ф / м; ее называют также электрической постоянной. Абсолютную диэлектрическую проницаемость еа удобно выражать через электрическую постоянную е0 в виде еа Еое, где е — относительная диэлектрическая проницаемость.
 

Абсолютная диэлектрическая проницаемость вакуума ( пустоты) е0 равна 8 85 — 10 — 1а ф / м; ее называют также электрической постоянной.
 

Абсолютную диэлектрическую проницаемость вакуума Е0 называют еще электрической постоянной. Абсолютные диэлектрические проницаемости других веществ удобно выражать через электрическую постоянную.
 

Абсолютную диэлектрическую проницаемость вакуума е0 называют еще электрической постоянной. Абсолютные диэлектрические проницаемости других веществ удобно выражать через электрическую постоянную.
 

Абсолютную диэлектрическую проницаемость вакуума е называют еще электрической постоянной. Абсолютные диэлектрические проницаемости других веществ удобно выражать через электрическую постоянную.
 

С абсолютная диэлектрическая проницаемость е также входит множителем.
 

Понятие абсолютной диэлектрической проницаемости используется обычно в электротехнической литературе.
 

Ер — абсолютная диэлектрическая проницаемость в той области, где строится ячейка сетки поля.
 

Ер — абсолютная диэлектрическая проницаемость а той области, где строится ячейка сетки поля.
 

НАЯ ( абсолютная диэлектрическая проницаемость) — величина, равная произведению диэлектрич.
 

Так как абсолютная диэлектрическая проницаемость и электрическая постоянная имеют одинаковые размерность и единицу, то относительная диэлектрическая проницаемость — величина безразмерная и выражается в безразмерных единицах.
 

Следовательно, абсолютная диэлектрическая проницаемость в системе СИ измеряется в фарадах на метр или чаще в фарадах на сантиметр.
 

Так как абсолютная диэлектрическая проницаемость и электрическая постоянная имеют одинаковые размерность и единицу, то относительная диэлектрическая проницаемость — величина безразмерная и выражается в безразмерных единицах.
 

Примечания

1. Гольдштейн Л. Д., Зернов Н. В. Электромагнитные поля и волны. М.: Сов. радио, 1971. С. 11.
2. Никольский В. В. , Никольская Т. И. Электродинамика и распространение радиоволн. М.: Наука, 1989. С. 35.
3. Финкельштейн А. В. Физика белка / Птицын О. Б.. — 3-е изд. — М.: КДУ, 2012. — С. 45. — 456 с. — ISBN 5-98227-065-2.
4. . elementy.ru. Дата обращения: 11 февраля 2017.
5. . Дата обращения: 15 февраля 2017.
6. Ёмкость плоского конденсатора \displaystyle{ C = \frac {\varepsilon S} {d} }, где d — расстояние между обкладками. Чем больше d, тем меньше ёмкость. Увеличенная проницаемость может это компенсировать.
7. High-k Gate Dielectrics / Michel Houssa. — CRC Press, 2004. — 601 p. — (Series in Material Science and Engineering). — ISBN 0750309067.

Эффект поляризации диэлектрика и проницаемость

Схематическое изображение ориентации диполей в диэлектрической среде под воздействием электрического поля

Под воздействием электрического поля в диэлектрике происходит поляризация — явление, связанное с ограниченным смещением зарядов относительно положения равновесия без наложенного электрического поля или поворотом электрических диполей.

Это явление характеризует вектор электрической поляризации \displaystyle{ \mathbf P, } равный дипольному моменту единицы объёма диэлектрика. В отсутствие внешнего поля диполи ориентированы хаотично (см. на рисунке сверху), за исключением особых случаев спонтанной поляризации в сегнетоэлектриках. При наличии поля диполи в большей или меньшей степени поворачиваются (на рисунке снизу), в зависимости от восприимчивости \displaystyle{ \chi(\omega) } конкретного материала, а восприимчивость, в свою очередь, определяет проницаемость \displaystyle{ \varepsilon(\omega) }.

Помимо дипольно-ориентационного, имеются и поляризации. Поляризация не изменяет суммарного заряда в любом макроскопическом объёме, однако она сопровождается появлением связанных электрических зарядов на поверхности диэлектрика и в местах неоднородностей материала. Эти связанные заряды создают в диэлектрике дополнительное макроскопическое поле, как правило, направленное против внешнего наложенного поля. В итоге то, что \displaystyle{ \varepsilon_{a} \ne \varepsilon_{0} } является следствием электрической поляризации материалов.

Значения диэлектрической проницаемости для некоторых веществ

Вещество	Химическая формула	Условия измерения	Характерное значение ε r
Алюминий	Al	1 кГц	-1300 + 1,3·10 14 i
Серебро	Ag	1 кГц	-85 + 8·10 12 i
Вакуум	—	—	1
Воздух	—	Нормальные условия , 0,9 МГц	1,00058986 ± 0,00000050
Углекислый газ	CO 2	Нормальные условия	1,0009
Тефлон	—	—	2,1
Нейлон	—	—	3,2
Полиэтилен	n	—	2,25
Полистирол	n	—	2,4-2,7
Каучук	—	—	2,4
Битум	—	—	2,5-3,0
Сероуглерод	CS 2	—	2,6
Парафин	С 18 Н 38 − С 35 Н 72	—	2,0-3,0
Бумага	—	—	2,0-3,5
Электроактивные полимеры	−	−	2-12

Относи́тельная диэлектри́ческая проница́емость
среды ε — безразмерная физическая величина, характеризующая свойства изолирующей (диэлектрической) среды. Связана с эффектом поляризации диэлектриков под действием электрического поля (и с характеризующей этот эффект величиной диэлектрической восприимчивости среды). Величина ε показывает, во сколько раз сила взаимодействия двух электрических зарядов в среде меньше, чем в вакууме. Относительная диэлектрическая проницаемость воздуха и большинства других газов в нормальных условиях близка к единице (в силу их низкой плотности). Для большинства твёрдых или жидких диэлектриков относительная диэлектрическая проницаемость лежит в диапазоне от 2 до 8 (для статического поля). Диэлектрическая постоянная воды в статическом поле достаточно высока — около 80. Велики её значения для веществ с молекулами, обладающими большим электрическим диполем. Относительная диэлектрическая проницаемость сегнетоэлектриков составляет десятки и сотни тысяч.

Классификация материалов для диэлектрического питания

В соответствии с этими факторами любая отдельная диэлектрическая жидкость может обладать различными изоляционными свойствами, которые определяют область применения ее. Отметим, что на сегодняшний день не существует одного подхода по оценке материалов с диэлектрическими материалами. В этой статье собрана информация о действующем диэлектрическом материале, проанализированы его плюсы и минусы.

Разработаны структурные схемы для того, чтобы представить классификацию диэлектрического материала. На основе схемы было построено разделение всех видов диэлектрического материала в зависимости от особенностей их изготовления и методов производства.

Если остановиться на наборе материалов для диодов, которые следуют из рисунков, то мы увидим следующее. В промышленности широко используются диэлектрические материалы с органическими или неорганическими элементами. Неорганический химический материал известен как соединение углерода и других элементов. В связи с тем, что углерод имеет повышенную способность образовать химические соединения, его задача состоит в образовании соединений цепных или разветвленных молекул, которые можно образовать только из углеродных атомов или из углеродных атомов с углеродными атомами между ними, а также из углеродных атомов с углеродными атомами.

При развитии электротехнической отрасли параллельно развивалось производство минерального диэлектрического материала. Технология производства минеральных диодов и различных их видов улучшилось так, что эти диоды, благодаря дешевизне и высоким диэлектрическим параметрам, стали превращаться в природные, химические диоды.

В состав минеральных диэлектрических материалов входят:

• Стекло конденсационного стекла, санитарного стекла, лампового стекла, щелочного стекла, не щелочного стекла и других является аморфным веществом, являясь сложной комбинацией различных окислов. Благодаря содержанию в стекле оксидов, таких как SiO2-, CaO-, Al2-O3- и др. диэлектрические качества стекла существенно улучшаются.
• Стекло эмалевое – это материал тонкого слоя, который наносят на металлическую поверхность и другие предметы, чтобы защитить их от ржавчины.
• Материалы для уплотнения – кристаллы с силикатами; — Материалы для уплотнения фарфора, мыльного камня.
• Миканиты.
• Асбестоцементный асбест — название этой группы минералов волокнистого происхождения, являющихся волокнистыми разновидностями минерального хризолита, 3МгО 2СИО2 2Х2О.

Из вышеприведенного краткого обзора диэлектрических изделий становится понятно разнообразие материалов для диэлектрических изделий. Несмотря на такой большой ассортимент доступных материалов, не всегда они могут замениться друг с другом. В большинстве случаев область применения диодов зависит в основном от их невысокой стоимости, простоты применения, физических и иных вторичных свойства.

Кроме электроизоляционных свойств, важную роль играют и механические, и тепловые, и прочие физиологические свойства, в том числе способность материала подвергаться определённой обработке, чтобы получить необходимые продукты, а еще цена, и недостаток материала. Поэтому выбирают различные материалы для различных применений.

Синтетические жидкие диэлектрики

Нефть склонна к электрическому старению, то есть может ухудшать свойства под воздействием высоковольтного электрического поля. Для пропитывания конденсаторов, чтобы получить повышенную ёмкость в этих габаритах конденсатора, желательно обладать полярным жидким диэлектриком с более высокой, чем неполярным нефтяным маслом, значением r, синтетическим жидким диэлектриком, по каким-либо свойствам, превосходящим нефтяное электроизоляционное масло. Рассмотрим важнейшие из них.

Хлорированный углеводород получается из различных атомов путем замены в молекуле некоторых и даже всего атома водорода хлорированными атомами. Наиболее распространенным применением являются полярные дифениловые продукты с общим составом S12N10-ncln n, степень их хлорирования — 3-6.

Хлорированный дифенил имеет повышенную степень повышенности в сравнении с неполярным нефтяным маслом. Таким образом, замена масла на хлорированные дифенолы при пропитке конденсатора уменьшает объем конденсатора при той же электроёмкости практически в два раза. Преимущество хлорированного дифенила — его мягкость. Впрочем, у хлорированных дифенилов есть и недостаток. Они очень токсичны и поэтому применение ими для пропитывания конденсаторов в ряде стран запрещено законодательством.

На их электрические свойства очень сильно влияют примеси, их присутствие сказывается на утрате сквозной электрической проводимости при повышенных температурах. Недостаток также заметно снижает их р, следовательно, их емкость, пропитанная хлорированными дифенилами конденсаторами при пониженной температуре.

Хлорсодержащие дифенилы имеют сравнительно высокую вязкость, что в ряде случаев вызывает потребность в разбавлении их более вязким хлорсодержащим углеводородом. Органическая жидкость кремния имеет малую ТГ, низкую гигроскопическую способность и высокую нагревостойкость. Они имеют слабовыраженную зависимость от температуры вязкости. Это жидкость очень дорогая. У фторорганических жидкостей малый тг, незначительно малая гигроскопическая способность и высокий нагревостойкий уровень. Некоторые из фторорганических жидкостей могут длительное время работать в условиях температуры 2000С. Пары каких-то фторорганических веществ обладают высокой электрической прочностью для газовых диэлектриков.

Сравнительно дорогой отечественный полимер октол — смесь изобутильных полимеров и их изомеров с общим составом S4N8 и полученных из газовых нефтепродуктов.

Диэлектрические масла на нефтяной основе

В электротехнике наиболее широко применяется жидкое изоляционное масло для трансформаторов силового тока. Оно выполняет две функции: в первую очередь, заполняя поры в волоконно-изоляционных волокнах и замыкания между проводами изоляции, а также между проводами и трансформаторным баком, он существенно повышает электропроводность изоляции, во вторую очередь, повышает рассеяние тепла, которое генерируется потерями обмоток и трансформаторного сердечника.

Только часть силовых и приборных трансформаторов изготавливается без масляного залива и называется «трансформатор сухого типа». Еще одним важным применением трансформатора является масляный выключатель высокой мощности. Эти устройства прерывают электрическую дугу между расходящимся контактом выключателя между расходящимся контактом выключателя на масле или газе под давлением из-за высокого давления дуги, что позволяет канал дуги быстро охлаждаться и гасить дугу, что позволяет канал дуги быстро охлаждаться.

Также трансформаторное масло используют для заполнения масляных шлангов, некоторых типов насосов, реле и других электроинструментов. Трансформаторное и другое нефтяное «минеральное» изоляционное масло получают из сырого нефтяного сырья поэтапно, отделяя определенную фракцию по температуре кипения на каждом этапе, а потом тщательно очищая ее от нестабильных химических примесей с помощью серной кислоты, а потом щелочи, промывая воду и сушку.

Масло трансформатора — это почти бесцветное или темно-желтое жидкое вещество, химическое строение которого состоит из смеси различных углеводов. Масло трансформатора является легкой жидкостью. Электрическая мощность масла является величиной, очень чувствительной к смачиваемости масла. Небольшие количества воды в маслах резко уменьшают его электропроводимость. Это объясняется тем, что около 80 градусов вода гораздо выше чистого масла — около 2 градусов.

В процессе воздействия электрополя и капли жидкости эмульгированной в масле, имеют свойство подтягиваться к местам, где особо высока напряженность электрополя и начинается разложение. Диэлектрическая мощность масла еще сильнее снижается, если кроме воды присутствуют примеси волокна. Волокна из бумаги и хлопка легко проникают влагу масла, а их р значительно возрастает.

Волокна из бумаги и хлопка легко проникают в влагу масла, а их р значительно возрастает. Под воздействием силы поля, смоченные волокон, не только тянутся в область, где сильнее поле, но выравниваются в направлении линии поля, что существенно облегчает прохождение масла.

Кабельные масла используются для производства электрокабельных кабелей, пропитывая изоляцию бумажных кабелей, эти кабели увеличивают их электрический сопротивление и помогают рассеять потери теплой энергии. Кабельные масла бывают различных видов.

 Для пропитывания изоляции кабелей на рабочем напряжении до 35кВ в свинцово-алюминиевых кабелях с пропиткой можно использовать масло KM-25 кинематическую вязкость не более 23 мм2 при 1000 С, температуру затвердения не более минус 100 С и температуру охлаждения не более 2200 С. Для увеличения вязкости масла добавляют канифоль и синтетический загуститель.

Абсолютная диэлектрическая проницаемость вакуума

Электрическая постоянная, она же «абсолютная диэлектрическая проницаемость вакуума», в системе единиц СИ равна:

\displaystyle{ \varepsilon_0\approx8{,}85\cdot 10^{-12} } Ф/м

(имеет размерность L−3 M−1 T4 I2).

В системе СГС эта же постоянная составляет \displaystyle{ \varepsilon_0 = 1/4\pi, } однако часто в СГС вообще не используют \displaystyle{ \varepsilon_0 }, надлежащим образом видоизменяя формулы. Например, закон Кулона:

\displaystyle{ F = \varepsilon_r^{-1}\cdot|q_1q_2|/r_{12}^2. }

Электрическая постоянная связана с магнитной постоянной и скоростью света в вакууме:

\displaystyle{ \varepsilon_0\mu_0 = c^{-2}. }

Ниже все формулы приводятся для СИ, а символ \displaystyle{ \varepsilon } используется как замена \displaystyle{ \varepsilon_r } (\displaystyle{ \varepsilon_a = \varepsilon_0\varepsilon }).

Практическое применение

Диэлектрическая проницаемость диэлектриков является одним из основных параметров при разработке электрических конденсаторов . Использование материалов с высокой диэлектрической проницаемостью позволяют существенно снизить физические размеры конденсаторов.

Параметр диэлектрической проницаемости учитывается при разработке печатных плат . Значение диэлектрической проницаемости вещества между слоями в сочетании с его толщиной влияет на величину естественной статической ёмкости слоев питания, а также существенно влияет на волновое сопротивление проводников на плате.

Свойства изолирующих веществ: физические свойства

К ним относят электроны, плазменные, пироэлектрические, сегментные электролиты, сегментированные электролиты, сегментированные изоляции, релаксаторы и магниты сегментированные. Диэлектрические материалы, одни из самых широко распространенных классов электротехнического оборудования. Необходимость применения свойств данных материалов стало абсолютно необходимым.

Пассивные свойства диэлектриков используют как электроизоляционные материалы для обычного конденсатора. Материалы электроизоляции являются диэлектрическими, не позволяющими выводить из строя электрические цепи или проводящие части устройства, аппараты и приборы от проводящих и непроводящих части от корпуса и земли.

В таких случаях проницаемость диэлектрического материала играет особую роль, или должно быть максимально меньше для того, чтобы в цепи не было паразитных емкостей. Если материал применяется в качестве диэлектрического носителя для конденсаторов с определенным объемом и меньшим размером, то материал должен обладать более высокой диэлектрической постоянной при других равных условиях. Активные управляемые диэлектрики — сегнетоэлектрики, плазмоэлектрики, пироэлектрики, электрические материалы для лазерного излучения и затвора. Материалы, имеющие удельное электрическое сопротивление 10-5 Ом, условно называются проводниками, а диэлектрические материалы — это материалы 108 Ом.

При этом следует учитывать, что постоянное сопротивление лучшего проводника может быть только 10-8 Ом, а лучшие диоды имеют постоянное сопротивление более 1016 Ом. Удельное сжатие полупроводника может быть колебаться в колебаниях от 10 до 108 Ом в соответствии со структурой и составом материала и условиями эксплуатации, а также с точки зрения конструкции и структуры материалов.

Кроме электротехнического материала спрос на диодные материалы растет ежедневно. В связи с этим увеличивается потенциал государственных предприятий промышленности, частных компаний, развивается государственная и негосударственная организация и учреждения. Высокая потребность в диэлектрических материалах также связана с ростом разнообразия электросвязных устройств 1-3.

Технологии используют различные виды диэлектриков, полученные при переработке природных материалов и химикатов. Материалы для электроэнергетики, применяемые в промышленности, могут быть условно классифицированы на:

Оказывается, диэлектрическое действие материалов зависит от расположения атома и молекулы кристаллической решетки. Химические компоненты материала, структура, симметрия и упорядоченность кристаллических решеток определяют и диэлектрическое свойство материала, и зависимость его от внешнего воздействия, в том числе температуры.

Нет времени решать самому?

Наши эксперты помогут!

Контрольная

| от 300 ₽ |

Реферат

| от 500 ₽ |

Курсовая

| от 1 000 ₽ |

Нужна помощь

Растительные масла

Масла растительного происхождения являются вязкими жидкостями, полученными из семян разного растения. Из таких масел особо важны высушенные масла, которые способны под действием температуры, света, контакта с воздухом и прочих факторов перейти в твердое состояние. Тонкий масляный слой, наложенный на поверхность любого материала, высушивается и создает твёрдый, блестящий, прочный к поверхности электроизоляционный слой.

Высыхание масел — это сложный химический процесс, связанный с поглощением маслом какого-то кислорода в воздухе. Скорость высушивания масел возрастает при повышении температуры, освещения и при наличии катализатора химической реакции высушивания – сиккатива. В качестве сополимеров используются свинцовые, кальциевые, кобальтовые и другие соединения.

Отвержденные пленки высыхающего масла в тяжелом углеводороде, таком как трансформаторное масло, даже при нагревании не растворяются, поэтому практически стойки к маслам, а для ароматических углеводородов, таких как бензол, менее устойчивы. При нагревании отверженная пленка не смягчает. Наиболее часто высыхают льняные и тунговые масла.

Масло льна получается золотисто-желтое из семян. Ее плотность 0.9-0.94 Мг/м3, температура застывания примерно 200С. Тунговое деревянное масло получается из семян дерева Тунг, которые разводятся на востоке и на Кавказе, а также из семян дерева Тунг. Тунговые масла не являются пищевыми, даже не являются токсичными. Плотность масла тунги 94 мг/м3, температуры застывания от 0 до +50С.

В отличие от льняного масла, тунга быстрее высыхает. Она даже толстым слоем высыхает равномерно, дает водоотталкивающую пленку, нежели льняной. Масло, высыхая, применяется в электротехнической промышленности для производства электроизоляционных масел, лаков, пропиток дерева, а также для проведения других работ. В последние годы идет тенденция заменить высыхающие масла — синтетическим материалом. Невысокие масла могут быть использованы как жидкие пропитки.

Масло касторовое получают из семян клеща; иногда его используют для пропитывания бумажного конденсатора. Плотность Касторового масла 0.95-0.97 МГм3, застывание от 0.10 до 180С, r равна 4, 0.4.5 при 200С, tg 0.01-0.03, ЕПР 10-15 МВм. Касторовое масло не растворяет бензин, а растворяет этиловый спирт.