ค่าคงที่เป็นฉนวน

ระดับความสามารถในการเกิดโพลาไรซ์ของสารมีลักษณะเป็นปริมาณพิเศษที่เรียกว่าค่าคงที่ไดอิเล็กทริก ลองพิจารณาว่าค่านี้คืออะไร

ให้เราสมมติว่าความแข็งแรงของสนามที่สม่ำเสมอระหว่างแผ่นประจุสองแผ่นในโมฆะมีค่าเท่ากับE₀ ตอนนี้เราจะเติมช่องว่างระหว่างพวกเขาด้วยอิเล็กทริกใด ๆ ประจุไฟฟ้าที่ปรากฏที่รอยต่อระหว่างอิเล็กทริกและตัวนำเนื่องจากโพลาไรเซชันบางส่วนทำให้ผลของประจุที่อยู่บนแผ่นเปลือกโลกเป็นกลาง ความเข้ม E ของสนามนี้จะน้อยกว่าความเข้มE₀

ประสบการณ์ได้แสดงให้เห็นว่าด้วยความเสมอต้นเสมอปลายการเติมช่องว่างระหว่างจานด้วยอิเล็กทริกเท่ากันความแรงของสนามจะแตกต่างกัน ดังนั้นเมื่อทราบค่าอัตราส่วนของความแรงของสนามไฟฟ้าระหว่างจานในกรณีที่ไม่มีอิเล็กทริกE₀และต่อหน้าอิเล็กทริก E เราสามารถกำหนดความสามารถในการเกิดโพลาไรซ์ได้เช่น ค่าคงที่เป็นฉนวน ค่านี้มักแสดงด้วยตัวอักษรกรีกԑ (epsilon) ดังนั้นเราสามารถเขียน:

ԑ = Е₀ / Е.

ค่าคงที่ของไดอิเล็กตริกแสดงให้เห็นว่าความแรงของสนามของประจุเหล่านี้ในอิเล็กทริก (สม่ำเสมอ) จะน้อยกว่าในสุญญากาศกี่เท่า

การลดแรงปฏิสัมพันธ์ระหว่างประจุเกิดจากกระบวนการโพลาไรซ์ของตัวกลาง ในสนามไฟฟ้าอิเล็กตรอนในอะตอมและโมเลกุลลดลงเมื่อเทียบกับไอออนและโมเมนต์ไดโพลเกิดขึ้น เหล่านั้น. โมเลกุลเหล่านั้นที่มีโมเมนต์ไดโพลของตัวเอง (โดยเฉพาะอย่างยิ่งโมเลกุลของน้ำ) จะถูกจัดให้อยู่ในสนามไฟฟ้า ช่วงเวลาเหล่านี้สร้างสนามไฟฟ้าของตัวเองซึ่งตรงข้ามกับสนามที่ทำให้เกิดขึ้น เป็นผลให้สนามไฟฟ้าทั้งหมดลดลง ในสนามเล็ก ๆ ปรากฏการณ์นี้อธิบายโดยใช้แนวคิดของค่าคงที่ไดอิเล็กทริก

ด้านล่างนี้คือค่าคงที่อิเล็กทริกสูญญากาศของสารต่างๆ:

แอร์…………………………… .... 1,0006

พาราฟิน………………………… .... 2

Plexiglass (ลูกแก้ว) …… 3-4

อีโบไนต์…………………………… .. … 4

เครื่องเคลือบ…………………………… .... 7

แก้ว………………………… .. …… .4-7

ไมก้า…………………………… .. … .4-5

ไหมธรรมชาติ ............ 4-5

ชนวน .............................. 6-7

อำพัน………………………… ... …… 12.8

น้ำ……………………………… ... … .81

ให้ค่าอิเล็กทริกสารหมายถึงอุณหภูมิโดยรอบในช่วง 18-20 ° C ดังนั้นค่าคงที่ไดอิเล็กตริกของของแข็งจึงเปลี่ยนไปตามอุณหภูมิอย่างไม่มีนัยสำคัญยกเว้นเฟอร์โรอิเล็กทริก

ในทางตรงกันข้ามในก๊าซจะลดลงเนื่องจากอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นและการเพิ่มขึ้นของความดันที่เพิ่มขึ้น ในทางปฏิบัติค่าคงที่อิเล็กทริกของอากาศถือเป็นเอกภาพ

สิ่งสกปรกจำนวนเล็กน้อยมีผลเพียงเล็กน้อยต่อค่าคงที่ของของเหลว

หากมีการเรียกเก็บเงินสองจุดโดยพลการอิเล็กทริกจากนั้นความแรงของสนามที่สร้างขึ้นโดยแต่ละประจุเหล่านี้ ณ จุดที่ประจุอื่นตั้งอยู่จะลดลงԑเท่า จากนี้แรงที่ประจุเหล่านี้โต้ตอบกันก็จะน้อยลงด้วยเช่นกัน ดังนั้นกฎของคูลอมบ์สำหรับประจุที่อยู่ในอิเล็กทริกจึงแสดงโดยสูตร:

F = (q₁q₂) / (ԑₐr²)

ในระบบ SI:

F = (q₁q₂) / (4πԑₐr²),

โดยที่ F คือแรงปฏิสัมพันธ์q₁และq₂คือขนาดของประจุԑคือค่าคงที่อิเล็กทริกสัมบูรณ์ของตัวกลาง g คือระยะห่างระหว่างประจุจุด

ค่าของԑสามารถแสดงเป็นตัวเลขได้หน่วยสัมพัทธ์ (สัมพันธ์กับค่าของค่าคงที่อิเล็กทริกสุญญากาศสัมบูรณ์ԑ₀) ปริมาณԑ = ԑₐ / ԑ₀เรียกว่าการอนุญาตสัมพัทธ์ แสดงให้เห็นว่าปฏิสัมพันธ์ระหว่างประจุในตัวกลางที่เป็นเนื้อเดียวกันไม่มีที่สิ้นสุดนั้นอ่อนกว่าในสุญญากาศกี่ครั้ง ԑ = ԑₐ / มักเรียกว่าค่าคงที่เป็นฉนวนเชิงซ้อน ค่าตัวเลขของปริมาณԑ₀เช่นเดียวกับมิติของมันขึ้นอยู่กับระบบของหน่วยที่เลือก และค่าԑเป็นอิสระ ดังนั้นในระบบ CGSE ԑ₀ = 1 (นี่คือหน่วยพื้นฐานที่สี่); ในระบบ SI ค่าคงที่เป็นฉนวนของสุญญากาศจะแสดง:

ԑ₀ = 1 / (4π˖9˖10⁹) farad / เมตร = 8.85˖10⁻¹² f / m (ในระบบนี้ԑ₀คือปริมาณที่ได้มา)