Względna przenikalność elektryczna

Wikipedia:Weryfikowalność
 Ten artykuł od 2011-01 wymaga zweryfikowania podanych informacji.
Należy podać wiarygodne źródła w formie przypisów bibliograficznych.
Część lub nawet wszystkie informacje w artykule mogą być nieprawdziwe. Jako pozbawione źródeł mogą zostać zakwestionowane i usunięte.
Sprawdź w źródłach: Encyklopedia PWN • Google Books • Google Scholar • Federacja Bibliotek Cyfrowych • BazHum • BazTech • RCIN • Internet Archive (texts / inlibrary)
Dokładniejsze informacje o tym, co należy poprawić, być może znajdują się w dyskusji tego artykułu.
Po wyeliminowaniu niedoskonałości należy usunąć szablon {{Dopracować}} z tego artykułu.

Względna przenikalność elektryczna (daw. stała dielektryczna[1]) – bezwymiarowa wielkość określająca ilokrotnie przenikalność elektryczna danego ośrodka ε {\displaystyle \varepsilon } jest większa od przenikalności elektrycznej próżni ε 0 : {\displaystyle \varepsilon _{0}{:}}

ε r = ε ε 0 . {\displaystyle \varepsilon _{r}={\frac {\varepsilon }{\varepsilon _{0}}}.}

Z definicji wynika, że w próżni εr ma wartość 1. W zmiennym polu elektrycznym względna przenikalność elektryczna zależy od częstotliwości zmian tego pola. Przenikalność w stałym polu elektrycznym nazywamy przenikalnością statyczną.

Względna przenikalność elektryczna substancji jest tym większa im większa jest podatność elektryczna tej substancji χ e {\displaystyle \chi _{e}} zgodnie z zależnością:

ε r = 1 + χ e . {\displaystyle \varepsilon _{r}=1+\chi _{e}.}

Wartość względnej przenikalności elektrycznej

Zależność temperaturowa względnej statycznej przenikalności elektrycznej wody (ciecz, ciśnienie 10 MPa)

Dielektryki, w zależności od wewnętrznej budowy (np. polarności cząsteczek) mają przenikalność w zakresie od kilku do kilkudziesięciu. Substancje o anormalnie wysokiej przenikalności nazywamy ferroelektrykami. Wartości względnej przenikalności dla niektórych substancji przedstawia tabela

Substancja εr
próżnia 1
powietrze 1,00054
teflon 2,1
polietylen 2,25
polistyren 2,4–2,7
dwusiarczek węgla 2,6
lód 100
papier 3,5
krzemionka 3,9
beton 4,5
guma 7
diament 5,5–10
sól kuchenna 3–15
grafit 10–15
krzem 11,68
amoniak 26–22–20–17
(−80 ÷ –40 ÷ 0 ÷ 20 °C)
alkohol metylowy 30
gliceryna 41,2–47–42,5
(0–20–25 °C)
woda 88–80,1–55,3–34,5
(0–20–100–200 °C)
kwas fluorowodorowy 83,6 (0 °C)
kwas siarkowy 84–100
(20–25 °C)
cyjanowodór 158,0–2,3
(0–21 °C)
tlenek tytanu(IV) 86–173
ferroelektryki >1000

Sposób pomiaru

Najprostszym sposobem wyznaczenia przenikalności elektrycznej badanej substancji jest zaobserwowanie jej wpływu na pojemność kondensatora. Wzór na pojemność kondensatora płaskiego ma postać:

C d = ε 0 ε r S d , {\displaystyle C_{d}={\frac {\varepsilon _{0}\varepsilon _{r}S}{d}},}

gdzie:

S {\displaystyle S} – powierzchnia okładek kondensatora,
d {\displaystyle d} – odległość między okładkami.

Dla kondensatora próżniowego (~powietrznego) wzór ten zmienia się do postaci:

C = ε 0 S d . {\displaystyle C={\frac {\varepsilon _{0}S}{d}}.}

Dzieląc stronami oba równania, otrzymamy:

ε r = C d C . {\displaystyle \varepsilon _{r}={\frac {C_{d}}{C}}.}

Przypisy

  1. ↑ dielektryczna stała, [w:] Encyklopedia PWN [dostęp 2013-08-30] .
  • SNL: relativ_permittivitet