קבוע דיאלקטרי

רמת polarizability של חומר מאופיין ערך מיוחד, אשר נקרא קבוע דיאלקטרי. חשבו על הערך הזה.

נניח כי כוחו של שדה אחידבין שתי צלחות טעונות בחלל ריק הוא E₀. עכשיו למלא את הפער ביניהם עם כל דיאלקטרי. המטענים החשמליים המופיעים בממשק בין הדיאלקטרי למוליך עקב הקיטוב שלו מנטרלים חלקית את השפעות החיובים על הלוחות. עוצמת E של שדה זה יהפוך פחות מאשר את עוצמת Е₀.

הניסיון מגלה כי עם עקביממלא את הפער בין הצלחות עם דיאלקטרים ​​שווים, חוזק השדה יהיה שונה. לכן, בידיעה את כוחו של השדה החשמלי בין הצלחות בהיעדר דיאלקטרי ₀ ₀ ובנוכחות E דיאלקטרי, ניתן לקבוע polarizability שלה, כלומר. הקבוע הדיאלקטרי שלה. ערך זה מסומן בדרך כלל על ידי האות היוונית ԑ (epsilon). לכן, אתה יכול לכתוב:

ԑ = Е₀ / Е.

הקבוע הדיאלקטרי מדגים כמה פעמים את עוצמת השדה של חיובים אלה דיאלקטרי (אחיד) יהיה פחות מאשר בחלל ריק.

הפחתת האינטראקציה בין חיוביםשנגרם על ידי תהליכי הקיטוב של הסביבה. בתחום חשמלי, אלקטרונים באטומים ובמולקולות מצטמצמים ביחס ליונים, ומתרחש רגע של דיפול. כלומר אלה מולקולות שיש להם רגע דיפול שלהם (בפרט, מולקולות מים) מכוונים בשדה חשמלי. רגעים אלה יוצרים שדה חשמלי משלהם, מתנגדים לשדה שגרם להופעתם. כתוצאה מכך, סך השדה החשמלי פוחת. בשדות קטנים מתוארת תופעה זו באמצעות מושג הקבוע הדיאלקטרי.

להלן קבוע דיאלקטרי בחלל של חומרים שונים:

אייר ................................. 1.0006 ....

פרפין .................................. 2

פרספקס (פרספקס) ...... 3-4

הבניה ................................. .. ... 4

חרסינה ……………………………… .7

זכוכית ………………………… .. …… .4-7

מיכה ...........................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

משי טבעי ............ 4-5

צפחה .................................................. 6-7

ענבר ………………………… ... …… 12.8

מים ……………………………… ...… .81

ניתן ערכים דיאלקטרייםחומרים מתייחסים לטמפרטורות הסביבה בטווח של 18-20 מעלות צלזיוס. לפיכך, הקבוע הדיאלקטרי של מוצקים משתנה באופן לא משמעותי עם הטמפרטורה, למעט ferroelectrics.

להיפך, בגזים הוא פוחת עקב עלייה בטמפרטורה ועליות בקשר עם עלייה בלחץ. בפועל, הקבוע הדיאלקטרי של האוויר נחשב לאחדות.

לכמויות קטנות של זיהומים יש השפעה מועטה על הקבוע הדיאלקטרי של הנוזלים.

אם יוכנסו שני חיובים נקודתיים שרירותייםדיאלקטרי, ואז חוזק השדה שנוצר על ידי כל אחד ממטענים אלה בנקודה שבה המטען השני נמצא יורד פי ԑ. מכאן נובע כי הכוח שבו מטענים אלה מתקשרים זה עם זה הוא גם פי פחות. לכן, חוק קולומב לחיובים המונחים בדיאלקטרי מתבטא בנוסחה:

F = (q₁q₂) / (ԑₐr²).

במערכת SI:

F = (q₁q₂) / (4πԑₐr²),

כאשר F הוא כוח האינטראקציה, q₁ ו- q₂, הם גודל המטענים, ԑ הוא הקבוע הדיאלקטרי המוחלט של המדיום, g הוא המרחק בין מטעני הנקודות.

ניתן להציג את הערך של in ביחידות יחסית (ביחס לערך של הקבוע הדיאלקטרי הוואקום המוחלט ԑ₀). הכמות ԑ = ԑₐ / ԑ₀ נקראת היתר היחסי. הוא מגלה כמה פעמים האינטראקציה בין מטענים במדיום הומוגני אינסופי חלשה יותר מאשר בחלל ריק; ԑ = ԑₐ / מכונה לעתים קרובות הקבוע הדיאלקטרי המורכב. הערך המספרי של הכמות ԑ₀, כמו גם הממד שלה, תלוי באיזו מערכת יחידות נבחר; והערך ԑ הוא בלתי תלוי. אז, במערכת CGSE ԑ₀ = 1 (זוהי היחידה הבסיסית הרביעית); במערכת SI, הקבוע הדיאלקטרי של ואקום מתבטא:

ԑ₀ = 1 / (4π˖9˖10⁹) farad / מטר = 8.85˖10⁻¹² f / m (במערכת זו, ԑ₀ הוא כמות נגזרת).