Di nuovo a scuola, un insegnante di fisicaParlando di fenomeni elettrici, ha spiegato qual è la costante dielettrica di un mezzo. In futuro, se la professione principale non fosse collegata all'ingegneria elettrica, l'argomento sarebbe stato dimenticato in modo sicuro. In questo documento, ricordiamo ciò che sta dietro questa definizione.
Di solito per spiegare il termine "dielettricomedia permeabilità ”è consuetudine considerare un esempio con un condensatore le cui piastre sono piatte. Immagina un semplice condensatore nel vuoto. Determiniamo il valore della carica elettrica:
Qv = (U * S * Ev) / d,
dove d è la distanza tra le piastre, U ètensione, area della piastra S, dielettrico Ev. costante. Quest'ultimo è un valore di riferimento, è la costante dielettrica di un mezzo senza aria (vuoto) ed è 8,85 * 10 nel grado di -12 Farad per metro.
Ma nei condensatori del mezzo della piastra divisorianon solo il vuoto può agire, ma anche qualsiasi altro materiale dielettrico. Ovviamente, in questo caso, la costante dielettrica del mezzo è diversa da "Ev", e quindi la carica cambia. Se il condensatore è collegato alla sorgente emf, il valore della carica sulle piastre diventa uguale a Qz. La costante dielettrica del materiale è il rapporto tra la carica delle piastre del condensatore collegato Qz e la carica nel caso del vuoto Qv, cioè
E = Qz / Qv.
Ovviamente, non c'è dimensione. Un condensatore alimentato consuma energia aggiuntiva dalla fonte.
In realtà, questo è dielettrico relativopermeabilità del mezzo. Mostra quante volte l'intensità dell'interazione delle cariche separate da un dielettrico diminuisce rispetto alle piastre nel vuoto. Puoi anche dire che questa è una delle caratteristiche del materiale.
Se, con l'accumulo di carica sulle piastre, cessa l'alimentazione di energia, si verifica un altro fenomeno. La tensione diminuisce e, di conseguenza, il campo elettrico diminuisce. Perché?
Qualsiasi materiale è costituito da atomi con rotazioneintorno al nucleo di elettroni. Quando appare un campo elettrico, i portatori di carica sono dispersi in ciascuna molecola in base alla polarità dell'azione esterna - le cosiddette forme di polarizzazione, che formano un dipolo. Questa è la sua forma elettronica. Il materiale stesso può essere costituito da molecole polari e non polari. Nel primo caso, la molecola è orientata in base al campo (tensione) e poiché i dipoli sono auto-orientati, la permittività relativa è piuttosto elevata. Il valore della loro permeabilità supera spesso 100 unità. Nel secondo caso (molecole non polari), sebbene a causa dell'azione del campo si formino dipoli, parte dell'energia viene spesa per mantenere la loro configurazione spaziale, quindi la permeabilità è insignificante e raramente supera 5 unità. Va notato che una sostanza gassosa ha sempre un basso indice di permeabilità a causa del piccolo numero di molecole per unità di volume, inoltre, indipendentemente dalla loro struttura naturale.
Per il dielettrico più comunei dati di permeabilità sono riportati nelle tabelle corrispondenti, quindi quando si eseguono calcoli non vi è alcuna difficoltà a determinare il valore desiderato. È interessante notare che l'aria ha una permeabilità di 1 unità. Questo spiega perché nei condensatori vengono utilizzati vari strati dielettrici aggiuntivi: ceramica, mica, paraffina, ecc. Tutti questi materiali, avendo una permeabilità maggiore, aumentano il valore della carica accumulata sulle piastre. In altre parole, la capacità può essere regolata non solo dalla disposizione delle piastre, ma anche dal materiale che le separa. I campioni tra le sostanze ad alta permeabilità sono la ceramica (circa 80) e l'acqua purificata dalle impurità (almeno 81).
