Дыэлектрычная пранікальнасць

Узровень поляризуемости рэчывы характарызуецца асаблівай велічынёй, якую называюць дыэлектрычная пранікальнасць. Разгледзім, што гэта за велічыня.

Дапусцім, што напружанасць аднастайнага поля паміж двух зараджаных пласцін ў пустаце роўная Е₀. Цяпер запоўнім прамежак паміж імі любым дыэлектрыкам. Электрычныя зарады, якія з'явяцца на мяжы паміж дыэлектрык і правадніком дзякуючы яго палярызацыі, часткова нейтралізуюць ўздзеянне зарадаў на пласцінах. Напружанасць Е дадзенага поля стане менш напружанасці Е₀.

Вопыт выяўляе, што пры паслядоўным запаўненні прамежку паміж пласцінамі роўнымі дыэлектрыкамі, велічыні напружанасці поля апынуцца рознымі. Таму ведаючы велічыню стаўлення напружанасці электрополя паміж пласцінамі ў адсутнасць дыэлектрыка Е₀ і пры наяўнасці дыэлектрыка Е, можна вызначаць яго поляризуемость, г.зн. яго дыэлектрычную пранікальнасць. Гэтую велічыню прынята пазначаць грэцкай літарай ԑ (эпсілон). Такім чынам, можна напісаць:

ԑ = Е₀ / Е.

Дыэлектрычная пранікальнасць дэманструе, у колькі разоў напружанасць поля дадзеных зарадаў у дыэлектрыку (аднастайным) будзе менш, чым у вакууме.

Памяншэнне сілы ўзаемадзеяння паміж зарадамі выклікана працэсамі палярызацыі асяроддзя. У электрычным полі электроны ў атамах і малекулах памяншаюцца ў адносінах да іёнаў, і ўзнікае дыпольныя момант. Г.зн. тыя малекулы, у якіх ёсць свой дыпольныя момант (у прыватнасці малекулы вады), арыентуюцца ў электрычным полі. Гэтыя моманты ствараюць уласнае электрычнае поле, процідзейнічае таго поля, якое выклікала іх з'яўленне. У выніку сумарная электрычнае поле памяншаецца. У невялікіх палях гэтая з'ява апісваюць з дапамогай паняцця дыэлектрычнай пранікальнасці.

Ніжэй прыведзена дыэлектрычная пранікальнасць ў вакууме розных рэчываў:

Паветра ................................. .... 1,0006

Парафін .............................. .... 2

Плексігласа (аргшкла) ...... 3-4

Эбонит ................................. .. ... 4

Фарфор ................................. .... 7

Шкло .............................. .. ...... .4-7

Лушчак ................................. .. ... .4-5

Шоўк натуральны ............ 4-5

Шыфер .............................. 6-7

Бурштын .............................. ... ...... 12,8

Вада .................................... ... ... .81

Дадзеныя значэння дыэлектрычнай пранікальнасці рэчываў ставяцца да навакольных тэмператур у межах 18-20 ° С. Так, дыэлектрычная пранікальнасць цвёрдых тэл нязначна змяняецца з тэмпературай, выключэннем з'яўляюцца сегнетоэлектрики.

Наадварот, у газаў яна памяншаецца з-за павышэння тэмпературы і ўзрастае ў сувязі з павелічэннем ціску. У практыцы дыэлектрычная пранікальнасць паветра прымаецца за адзінку.

Прымешкі ў невялікіх колькасцях мала ўплываюць на ўзровень дыэлектрычнай пранікальнасці вадкасцяў.

Калі два адвольных кропкавых зарада змясціць у дыэлектрык, то напружанасць поля, стваранага кожным з гэтых зарадаў ў кропцы знаходжання другога зарада, памяншаецца ў ԑ раз. З гэтага вынікае, што сіла, з якой гэтыя зарады ўзаемадзейнічаюць адзін з іншым, таксама ў ԑ разоў менш. Таму закон Кулона для зарадаў, змешчаных у дыэлектрык, выяўляецца формулай:

F = (q₁q₂) / (ԑₐr²).

у сістэме СІ :

F = (q₁q₂) / (4πԑₐr²),

дзе F - з'яўляецца сілай ўзаемадзеяння, q₁ і q₂, - велічыні зарадаў, ԑ - з'яўляецца абсалютнай дыэлектрычнай пранікальнасцю асяроддзя, г - дыстанцыя паміж кропкавымі зарадамі.

Значэнне ԑ колькасна можна паказаць у адносных адзінках (у адносінах да значэння абсалютнай дыэлектрычнай пранікальнасці вакууму ԑ₀). Велічыня ԑ = ԑₐ / ԑ₀ называюць адноснай дыэлектрычнай пранікальнасцю. Яна раскрывае, у колькі разоў ўзаемадзеянне паміж зарадамі ў бясконцай аднародным асяроддзі слабым, чым у вакууме; ԑ = ԑₐ / ԑ₀ часта называюць комплексная дыэлектрычная пранікальнасць. Колькасную значэнне велічыні ԑ₀, а таксама яе памернасць залежныя ад таго, якая сістэма адзінак абраная; а значэнне ԑ - не залежыць. Так, у сістэме СГСЭ ԑ₀ = 1 (гэтай чацвёртай асноўная адзінка); ў сістэме СІ дыэлектрычная пранікальнасць вакууму выяўляецца:

ԑ₀ = 1 / (4π˖9˖10⁹) Фарада / метр = 8,85˖10⁻¹² ф / м (у гэтай сістэме ԑ₀ з'яўляецца вытворнай велічынёй).