Относительная диэлектрическая проницаемость вещества учитывает
Образовательный ресурс > Физика > Свойства веществ > Значения диэлектрической проницаемости для некоторых веществ
Относительная диэлектрическая проницаемость среды ε — безразмерная физическая величина, характеризующая изолирующие (диэлектрические) свойства 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 твердых или жидких диэлектриков относительная диэлектрическая проницаемость находится в диапазоне от 2 до 8 (для статического поля). Диэлектрическая постоянная воды в статическом поле достаточно высока — около 80.
Следует заметить, что диэлектрическая проницаемость в значительной степени зависит от частоты электромагнитного поля . Это следует учитывать при использовании таблиц значений диэлектрической проницаемости, приведенных в различных справочниках, где данные обычно указаны для статического поля (как и в приведенной ниже таблице).
Значения диэлектрической проницаемости для некоторых веществ
Вода. 80
Керосин. 2,1
Масло. 2,5
Парафин. 2,1
Слюда. 6
Стекло. 7
Тефлон. 2,1
Каучук. 2,4
Бумага. 2,0 — 3,5
Эбонит. 2,5 — 3,0
Бетон. 4,5
Резина. 7
Фарфор. 4,5 — 4,7
Оргстекло. 3,5
Полиэтилен. 2,25
Вакуум. 1
Относительная диэлектрическая проницаемость
Необходимо проверить точность фактов и достоверность сведений, изложенных в этой статье.
На странице обсуждения должны быть пояснения.
У этого термина существуют и другие значения, см. Диэлектрическая проницаемость.
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.
Измерение
Относительная диэлектрическая проницаемость вещества εr может быть определена путем сравнения ёмкости тестового конденсатора с данным диэлектриком (Cx) и ёмкости того же конденсатора в вакууме (Co):
= \frac> >.» width=»» height=»» />
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.
Ёмкость конденсаторов определяется:
где εr — диэлектрическая проницаемость вещества между обкладками, εо — электрическая постоянная, S — площадь обкладок конденсатора, d — расстояние между обкладками.
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.
Зависимость от частоты
Следует отметить, что диэлектрическая проницаемость в значительной степени зависит от частоты электромагнитного поля. Это следует всегда учитывать, поскольку таблицы справочников обычно содержат данные для статического поля или малых частот вплоть до нескольких единиц кГц без указания данного факта. В то же время существуют и оптические методы получения относительной диэлектрической проницаемости по коэффициенту преломления при помощи эллипсометров и рефрактометров. Полученное оптическим методом (частота 10 14 Гц) значение будет значительно отличаться от данных в таблицах.
Рассмотрим, например, случай воды. В случае статического поля (частота равна нулю), относительная диэлектрическая проницаемость при нормальных условиях приблизительно равна 80. Это имеет место вплоть до инфракрасных частот. Начиная примерно с 2 ГГц εr начинает падать. В оптическом диапазоне εr составляет приблизительно 1,8. Это вполне соответствует факту, что в оптическом диапазоне показатель преломления воды равен 1,33. [1] В узком диапазоне частот, называемом оптическим, диэлектрическое поглощение падает до нуля, что собственно и обеспечивает человеку механизм зрения [источник не указан 665 дней] в земной атмосфере, насыщенной водяным паром. С дальнейшим ростом частоты свойства среды вновь меняются. О поведении относительной диэлектрической проницаемости воды в диапазоне частот от 0 до 10 12 (инфракрасная область) можно прочитать на [1] (англ.)
Примечания
- ↑ Справочник по элементарной физике. Кошкин Н. И., Ширкевич М. Г. М.: Наука, 1972. — 256с.
См. также
- Абсолютная диэлектрическая проницаемость
- Диэлектрическая проницаемость вакуума (электрическая константа)
- Диэлектрическая восприимчивость
- Поляризация диэлектриков
Значения диэлектрической проницаемости для некоторых веществ
| Вещество |
Химическая формула |
Условия измерения |
Характерное значение εr |
| 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 |
CO2 |
Нормальные условия |
1,0009 |
| Тефлон |
— |
— |
2,1 |
| Нейлон |
— |
— |
3,2 |
| Полиэтилен |
[-СН2-СН2-]n |
— |
2,25 |
| Полистирол |
[-СН2-С(С6Н5)Н-]n |
— |
2,4-2,7 |
| Каучук |
— |
— |
2,4 |
| Битум |
— |
— |
2,5-3,0 |
| Сероуглерод |
CS2 |
— |
2,6 |
| Парафин |
С18Н38 − С35Н72 |
— |
2,0-3,0 |
| Бумага |
— |
— |
2,0-3,5 |
| Электроактивные полимеры |
− |
− |
2-12 |
| Эбонит |
(C6H9S)2 |
− |
2,5-3,0 |
| Плексиглас (оргстекло) |
— |
— |
3,5 |
| Кварц |
SiO2 |
— |
3,5-4,5 |
| Диоксид кремния |
SiO2 |
− |
3,9 |
| Бакелит |
— |
— |
4,5 |
| Бетон |
− |
− |
4,5 |
| Фарфор |
− |
− |
4,5-4,7 |
| Стекло |
− |
− |
4,7 (3,7-10) |
| Стеклотекстолит FR-4 |
— |
— |
4,5-5,2 |
| Гетинакс |
— |
— |
5-6 |
| Слюда |
— |
— |
7,5 |
| Резина |
− |
− |
7 |
| Поликор |
98 % Al2O3 |
— |
9,7 |
| Алмаз |
− |
− |
5,5-10 |
| Поваренная соль |
NaCl |
− |
3-15 |
| Графит |
C |
− |
10-15 |
| Керамика |
− |
− |
10-20 |
| Кремний |
Si |
− |
11.68 |
| Бор |
B |
− |
2.01 |
| Аммиак |
NH3 |
20 °C |
17 |
| 0 °C |
20 |
| −40 °C |
22 |
| −80 °C |
26 |
| Спирт этиловый |
C2H5OH или CH3-CH2-OH |
− |
27 |
| Метанол |
CH3OH |
− |
30 |
| Этиленгликоль |
HO—CH2—CH2—OH |
− |
37 |
| Фурфурол |
C5H4O2 |
− |
42 |
| Глицерин |
HOCH2CH(OH)-CH2OH или C3H5(OH)3 |
0 °C |
41,2 |
| 20 °C |
47 |
| 25 °C |
42,5 |
| Вода |
H2O |
200 °C |
34,5 |
| 100 °C |
55,3 |
| 20 °C |
81 |
| 0 °C |
88 |
| Плавиковая кислота |
HF |
0 °C |
83,6 |
| Формамид |
HCONH2 |
20 °C |
84 |
| Серная кислота |
H2SO4 |
20-25 °C |
84-100 |
| Перекись водорода |
H2O2 |
−30 °C — +25 °C |
128 |
| Синильная кислота |
HCN |
(0-21 °C) |
158 |
| Двуокись титана |
TiO2 |
— |
86-173 |
| Титанат кальция |
CaTiO3 |
— |
170 |
| Титанат стронция |
SrTiO3 |
— |
310 |
| Барий-стронций титанат |
— |
— |
500 |
| Титанат бария |
BaTiO3 |
(20-120 °C) |
1250-10000 |
| Цирконат-титанат свинца |
(Pb[ZrxTi1-x]O3, 0) |
500-6000 |
| Сополимеры |
— |
— |
до 100000 |
Ссылки
- Диэлектрическая проницаемость для различных материалов. В частности, для воздуха — 1,00025
- Характеристики FR-4 на 3—4 ГГц и проблема расчёта импеданса проводников с учётом процесса изготовления печатной платы
- Электричество
- Физические величины
- Безразмерные параметры
Wikimedia Foundation . 2010 .
Диэлектрическая проницаемость
Диэлектрическая проницаемость – это один из основных параметров, характеризующих электрические свойства диэлектриков. Другими словами он определяет насколько хорошим изолятором является тот или иной материал.
Значение диэлектрической проницаемости показывает зависимость электрической индукции в диэлектрике от напряженности электрического поля, воздействующего на него. При этом на ее величину оказывают влияние не только физические свойства самого материала или среды, но еще и частота поля. Как правило в справочниках указывается величина, измеренная для статического или низкочастотного поля.
Различают два вида диэлектрической проницаемости: абсолютную и относительную.
Относительная диэлектрическая проницаемость показывает отношение изолирующих (диэлектрических) свойств исследуемого материала к аналогичным свойствам вакуума. Она характеризует изолирующие свойства вещества в газообразном, жидком или твердом состояниях. То есть применима практически ко всем диэлектрикам. Величина относительной диэлектрической проницаемости для веществ в газообразном состоянии, как правило, находится в переделах 1. Для жидкостей и твердых тел она может находиться в очень широких пределах – от 2 и практически до бесконечности.
К примеру, относительная диэлектрическая проницаемость пресной воды равна 80, а сегнетоэлектриков – десятки, а то и сотни единиц в зависимости от свойств материала.
Абсолютная диэлектрическая проницаемость – это постоянная величина. Она характеризует изолирующие свойства конкретного вещества или материала, не зависимо от его местоположения и воздействующих на него внешних факторов .
Использование
Диэлектрическую проницаемость, а точнее ее значения используют при разработке и проектировании новых электронных компонентов, в частности конденсаторов. От ее значения зависят будущие размеры и электрические характеристики компонента. Эту величину также учитывают и при разработке целых электрических схем (особенно в высокочастотной электронике) и даже интегральных микросхем.
Диэлектрическая проницаемость
Относительная диэлектрическая проницаемость 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.
Относительная диэлектрическая проницаемость вещества εr может быть определена путем сравнения ёмкости тестового конденсатора с данным диэлектриком (Cx) и ёмкости того же конденсатора в вакууме (Co):
Материалы по теме:
- Токовая петля
- Точность мультиметра
- Государственный Реестр средств измерений
- Калибровка
- Поверка
- Как измерить удельное электрическое сопротивление изоляционных материалов с помощью электрометра / измерителя высокого сопротивления Keithley 6517B
- Измерение тока утечки и сопротивления изоляции
- Тестирование светодиодов высокой яркости при помощи источника-измерителя Keithley SourceMeter® 2461
- Тестирование ВАХ солнечной батареи
- Предварительные измерения ЭМП и испытания на ЭМС перед сертификационными испытаниями
Рекомендуем
4 278,00 руб.
Есть на складе
28 794,00 руб.
Есть на складе
9 600,00 руб.
Есть на складе
9 504,00 руб.
Есть на складе
3 678,00 руб.
Есть на складе
21 906,00 руб.
Есть на складе
Распродажи, скидки, спецпредложения
Получите четыре опции декодирования сигналов последовательных шин и опцию увеличения глубины записи до 500 М точек бесплатно при покупке осциллографов высокого разрешения DHO4804 с нашего склада.
Напоминаем, что до 30 июня 2024 года при приобретении четырехканального осциллографа Rigol серий MSO5000, DS/MSO7000 и MSO8000 каждый покупатель получит БЕСПЛАТНО! комплект опций.
Осталось всего несколько дней, когда с нашего склада можно приобрести цифровые осциллографы высокого разрешения DHO1104 по специальным ценам с выгодой 25 тысяч рублей.