Што такое дыэлектрычная пранікальнасць асяроддзя

Яшчэ ў школе на ўроках фізікі выкладчык, распавядаючы пра электрычных з'явах, тлумачыў, што такое дыэлектрычная пранікальнасць асяроддзя. У далейшым, калі асноўная прафесія не звязаная з электратэхнікай, тэма шчасна забывалася. У дадзенай працы мы ўспомнім, што ж хаваецца за гэтым вызначэннем.

Звычайна для тлумачэння тэрміна «дыэлектрычная пранікальнасць асяроддзя» прынята разглядаць прыклад з кандэнсатарам, пласціны якога плоскія. Уявім найпросты кандэнсатар, які знаходзіцца ў вакууме. Вызначым значэнне электрычнага зарада :

Qv = (U * S * Ev) / d,

дзе d - адлегласць паміж пласцінамі, U - напружанне, S - плошча пласціны, Ev - пробега. пастаянная. Апошняя з'яўляецца эталонным значэннем, яе ўяўляе дыэлектрычная пранікальнасць асяроддзя без паветра (вакуум) і складае 8.85 * 10 у ступені -12 Фарада на метр.

Але ў кандэнсатарах якая падзяляе пласціны асяроддзем можа выступаць не толькі вакуум, але і любы іншы дыэлектрычны матэрыял. Відавочна, што ў гэтым выпадку дыэлектрычная пранікальнасць асяроддзя адрозніваецца ад «Ev», таму і зарад змяняецца. Калі кандэнсатар падлучаны да крыніцы ЭРС, тое значэнне зарада на пласцінах становіцца роўным Qz. Дыэлектрычная пранікальнасць матэрыялу ўяўляе сабой стаўленне зарада пласцін падлучанага кандэнсатара Qz да зарада ў выпадку вакууму Qv, то ёсць

E = Qz / Qv.

Відавочна, што памернасць адсутнічае. Запитанный кандэнсатар спажывае дадатковую магутнасць ад крыніцы.

Фактычна, гэта адносная дыэлектрычная пранікальнасць асяроддзя. Яна паказвае, у колькі разоў памяншаецца інтэнсіўнасць узаемадзеяння зарадаў, падзеленых дыэлектрыкам, у параўнанні з пласцінамі ў вакууме. Таксама можна сказаць, што гэта адна з характарыстык матэрыялу.

Калі ж пры назапашванні зарада на пласцінах падача энергіі спыняецца, мае месца іншае з'ява. Зніжаецца велічыня напружання і, як следства, падае напружанасць электрычнага поля. Чаму?

Любы матэрыял складаецца з атамаў з якія верцяцца вакол ядра электронамі. Пры з'яўленні электрычнага поля адбываецца разгрупавання носьбітаў зараду ў кожнай малекуле згодна палярнасці вонкавага ўздзеяння - узнікае так званая палярызацыя, якая фармуе дыполь. Гэта электронны яе выгляд. Сам матэрыял можа складацца як з палярных, так і непалярных малекул. У першым выпадку малекула арыентуецца згодна полі (напружанню), а так як дыполі самоориентируются, то адносная дыэлектрычная пранікальнасць даволі высокая. Значэнне іх пранікальнасці часта перавышае 100 адзінак. У другім выпадку (непалярныя малекулы) хоць дзякуючы дзеянню поля дыполі і ўтвараюцца, частка энергіі траціцца на падтрыманне іх прасторавай канфігурацыі, таму пранікальнасць неістотная і рэдка перавышае 5 адзінак. Варта адзначыць, што газападобнае рэчыва заўсёды валодае нізкім паказчыкам пранікальнасці з-за малой колькасці малекул ў адзінцы аб'ёму, прычым незалежна ад іх натуральным структуры.

Для большасці распаўсюджаных дыэлектрычных матэрыялаў дадзеныя па пранікальнасці прыводзяцца ў адпаведных табліцах, таму пры выкананні разлікаў не ўзнікае цяжкасцей з вызначэннем патрэбнага значэння. Цікава, што паветра валодае пранікальнасцю ў 1 адзінку. Гэта тлумачыць, чаму ў кандэнсатарах выкарыстоўваюць розныя дадатковыя дыэлектрычныя праслойкі - кераміка, лушчак, парафін і інш. Усе гэтыя матэрыялы, валодаючы больш высокай пранікальнасцю, павялічваюць значэнне назапашваўся на пласцінах зарада. Іншымі словамі, ёмістасць можна рэгуляваць не толькі спосабам размяшчэння пласцін, але і раздзяляюць іх матэрыялам. Чэмпіёнамі сярод рэчываў з высокай пранікальнасцю з'яўляюцца кераміка (каля 80) і вычышчаная ад прымешак вада (не менш 81).