Электрическая постоянная среды. Смотреть что такое "диэлектрическая проницаемость" в других словарях
Относительная диэлектрическая проницаемость
Относи́тельная диэлектри́ческая проница́емость среды ε - безразмерная физическая величина , характеризующая свойства изолирующей (диэлектрической) среды. Связана с эффектом поляризации диэлектриков под действием электрического поля (и с характеризующей этот эффект величиной диэлектрической восприимчивости среды). Величина ε показывает, во сколько раз сила взаимодействия двух электрических зарядов в среде меньше, чем в вакууме . Относительная диэлектрическая проницаемость воздуха и большинства других газов в нормальных условиях близка к единице (в силу их низкой плотности). Для большинства твёрдых или жидких диэлектриков относительная диэлектрическая проницаемость лежит в диапазоне от 2 до 8 (для статического поля). Диэлектрическая постоянная воды в статическом поле достаточно высока - около 80. Велики её значения для веществ с молекулами, обладающими большим электрическим диполем. Относительная диэлектрическая проницаемость сегнетоэлектриков составляет десятки и сотни тысяч.
Таким образом, мы перешли от рассмотрения волновода к классической линии передачи, состоящей из двух проводников, в которых протекают равные и противоположные токи, и между ними существует разность потенциалов. Можно показать, что традиционный случай из двух параллельных проводов совершенно аналогична коаксиальному кабелю. Существует два разных вида, но оба они являются законными. Учитывая электромагнитное поле, управляемое двумя проводниками, оно упоминается как «волновод»; Если вместо этого мы рассмотрим ток, текущий в двух проводниках и разность потенциалов между ними, его называют «линией передачи».
Измерение
Относительная диэлектрическая проницаемость вещества ε r может быть определена путем сравнения ёмкости тестового конденсатора с данным диэлектриком (C x) и ёмкости того же конденсатора в вакууме (C o):
Практическое применение
Диэлектрическая проницаемость диэлектриков является одним из основных параметров при разработке электрических конденсаторов . Использование материалов с высокой диэлектрической проницаемостью позволяют существенно снизить физические размеры конденсаторов.
С соответствующими соглашениями можно определить характеристику импеданса также для односвязных волноводов, то есть для общих волноводов, поэтому любой волновод можно рассматривать как линию передачи. Интересным случаем, очень распространенным на практике, является тот, в котором две разные линии передачи должны быть соединены последовательно. Это явление совершенно аналогично тому, что происходит при прохождении электромагнитной волны из однородной среды в другую. Как практически всегда на практике, чтобы передавать всю поступающую энергию без отражения, необходимо перейти к адаптации импеданса.
Ёмкость конденсаторов определяется:
где ε r - диэлектрическая проницаемость вещества между обкладками, ε о - электрическая постоянная , S - площадь обкладок конденсатора, d - расстояние между обкладками.
Параметр диэлектрической проницаемости учитывается при разработке печатных плат . Значение диэлектрической проницаемости вещества между слоями в сочетании с его толщиной влияет на величину естественной статической ёмкости слоев питания, а также существенно влияет на волновое сопротивление проводников на плате.
Это можно сделать разными способами. Тропосферное и ионосферное распространение радиоволн. Общие положения. - Интенсивность электромагнитного поля, создаваемого на некотором расстоянии от «передающей антенны», как правило, сильно отличается от того, что может быть рассчитано по отношению к случаю свободного распространения между двумя точками пространства на основе результатов теории электромагнитных волн.
Наличие поверхности Земли с ее диэлектрическими и проводящими свойствами вместе, а также присутствие атмосферы фактически оказывают различное влияние на распространение волн. Воздействие почвы. - По соображениям простоты мы начнем рассмотрение проблемы без учета влияния атмосферы, т.е. предполагая, что она однородна и представляет показатель преломления, практически равный единице; мы также признаем, что наземная поверхность совершенно гладкая и оснащена некоторой отражающей способностью для радиоприемников.
Зависимость от частоты
Следует отметить, что диэлектрическая проницаемость в значительной степени зависит от частоты электромагнитного поля. Это следует всегда учитывать, поскольку таблицы справочников обычно содержат данные для статического поля или малых частот вплоть до нескольких единиц кГц без указания данного факта. В то же время существуют и оптические методы получения относительной диэлектрической проницаемости по коэффициенту преломления при помощи эллипсометров и рефрактометров. Полученное оптическим методом (частота 10 14 Гц) значение будет значительно отличаться от данных в таблицах.
Значение коэффициента отражения волны на поверхности Земли зависит от природы земли, угла падения и состояния поляризации волн. В случае коротковолновых поляризованных волн, отраженных поверхностью моря, коэффициент отражения приближается к единице; в случае коротковолновых поляризованных вершин и отражений от земли он может падать до очень низких значений для несогласованных разрезов.
В дополнение к отражению другим важным эффектом, создаваемым наличием почвы, является поглощение части энергии волн в результате потерь, связанных с токами, индуцированными в самой земле электромагнитным полем. Поглощение сильно зависит от электрических характеристик грунта и, тем не менее, быстро увеличивается с уменьшением длины волны, то есть с увеличением частоты.
Рассмотрим, например, случай воды. В случае статического поля (частота равна нулю), относительная диэлектрическая проницаемость при нормальных условиях приблизительно равна 80. Это имеет место вплоть до инфракрасных частот. Начиная примерно с 2 ГГц ε r начинает падать. В оптическом диапазоне ε r составляет приблизительно 1,8. Это вполне соответствует факту, что в оптическом диапазоне показатель преломления воды равен 1,33. В узком диапазоне частот, называемом оптическим, диэлектрическое поглощение падает до нуля, что собственно и обеспечивает человеку механизм зрения в земной атмосфере, насыщенной водяным паром. С дальнейшим ростом частоты свойства среды вновь меняются. О поведении относительной диэлектрической проницаемости воды в диапазоне частот от 0 до 10 12 (инфракрасная область) можно прочитать на (англ.)
Где А - коэффициент затухания, который уменьшается с расстоянием и зависит от проводимости почвы. Для расстояний, больших, чем у оптического горизонта, другое явление влияет на интенсивность электромагнитного поля: при сферической форме Земли происходит диффузия радиостанций вокруг поверхности Земли.
Когда атмосфера находится в термодинамических условиях, а температура и влажность имеют исключительно вертикальный градиент, показатель преломления изменяется с размером ячейки. Атмосфера, которая характеризуется этими условиями, в настоящее время называется стандартной атмосферой.
Примечания
См. также
- Диэлектрическая проницаемость вакуума (электрическая константа)
Значения диэлектрической проницаемости для некоторых веществ
| Вещество | Химическая формула | Условия измерения | Характерное значение ε r |
|---|---|---|---|
| Алюминий | Al | 1 кГц | -1300 + 1,3·10 14 i |
| Серебро | Ag | 1 кГц | -85 + 8·10 12 i |
| Вакуум | - | - | 1 |
| Воздух | - | Нормальные условия , 0,9 МГц | 1,00058986 ± 0,00000050 |
| Углекислый газ | CO 2 | Нормальные условия | 1,0009 |
| Тефлон | - | - | 2,1 |
| Нейлон | - | - | 3,2 |
| Полиэтилен | [-СН 2 -СН 2 -] n | - | 2,25 |
| Полистирол | [-СН 2 -С(С 6 Н 5)Н-] n | - | 2,4-2,7 |
| Каучук | - | - | 2,4 |
| Битум | - | - | 2,5-3,0 |
| Сероуглерод | CS 2 | - | 2,6 |
| Парафин | С 18 Н 38 − С 35 Н 72 | - | 2,0-3,0 |
| Бумага | - | - | 2,0-3,5 |
| Электроактивные полимеры | − | − | 2-12 |
Диэлектрическая проницаемость диэлектри́ческая проница́емость
Вы можете легко вычислить кривизну, которая в атмосфере такого рода претерпевает радиус распространения. Обнаружено, что если волна покидает антенну передатчика с углом места на нулевой или очень малой горизонтальной плоскости, радиус траектории траектории равен примерно в 4 раза радиус Земли.
Связь между двумя различными точками, как это очевидно, облегчается рефракционной заусенцами. Если бы не было атмосферного преломления, коэффициент был бы снижен с 4 до 3. Как косвенно вытекает из этой формулы, увеличивается увеличение поля расстояния, если число антенн увеличивается: коэффициент усиления по высоте равен любому другому условию, быстро убывающему по мере увеличения длины волны.
величина ε, показывающая, во сколько раз сила взаимодействия двух электрических зарядов в среде меньше, чем в вакууме. В изотропной среде ε связана с диэлектрической восприимчивостью χ соотношением: ε = 1 + 4π χ. Диэлектрическая проницаемость анизотропной среды - тензор. Диэлектрическая проницаемость зависит от частоты поля; в сильных электрических полях Диэлектрическая проницаемость начинает зависеть от напряжённости поля.
Стандартные условия встречаются очень редко в низкой атмосфере. В частности, часто случается, что вблизи почвы или на высоте образуется тепловой инверсионный слой, то есть слой, в котором температура возрастает с высотой, а не уменьшается, как обычная; уменьшение показателя преломления с высотой намного выше, чем нормальная, особенно если атмосферная влажность быстро уменьшается с высотой.
В этих условиях нисходящий изгиб радиуса распространения становится намного более высоким, чем нормальное, и это облегчает связь. Изгиб иногда может быть настолько выраженным, что в нем отражается радиус, падающий на относительно небольшую Землю Т на расстоянии а затем снова натолкнувшись на атмосферную рефракцию, вернитесь на землю. Если поверхностные условия сохраняются на всем пути, этот процесс можно повторить несколько раз: энергия затем направляется в так называемый тропосферный канал и может распространяться даже на замечательных расстояниях за горизонтом.
ДИЭЛЕКТРИ́ЧЕСКАЯ ПРОНИЦА́ЕМОСТЬ, безразмерная величина e, показывающая, во сколько раз сила взаимодействия F между электрическими зарядами в данной среде меньше их силы взаимодействия F o в вакууме:
e =F о /F.
Диэлектрическая проницаемость показывает, во сколько раз поле ослабляется диэлектриком (см.
ДИЭЛЕКТРИКИ)
, количественно характеризуя свойство диэлектрика поляризоваться в электрическом поле.
Значение относительной диэлектрической проницаемости вещества, характеризующее степень его поляризуемости, определяется механизмами поляризации (см.
ПОЛЯРИЗАЦИЯ)
. Однако величина в большой мере зависит и от агрегатного состояния вещества, так как при переходах из одного состояния в другое существенно меняется плотность вещества, его вязкость и изотропность (см.
ИЗОТРОПИЯ)
.
Диэлектрическая проницаемость газов
Газообразные вещества характеризуются весьма малыми плотностями вследствие больших расстояний между молекулами. Благодаря этому поляризация всех газов незначительна и диэлектрическая проницаемость их близка к единице. Поляризация газа может быть чисто электронной или дипольной, если молекулы газа полярны, однако и в этом случае основное значение имеет электронная поляризация. Поляризация различных газов тем больше, чем больше радиус молекулы газа, и численно близка к квадрату коэффициента преломления для этого газа.
Зависимость газа от температуры и давления определяется числом молекул в единице объема газа, которое пропорционально давлению и обратно пропорционально абсолютной температуре.
У воздуха в нормальных условиях e =1,0006, а ее температурный коэффициент имеет значение около 2 . 10 -6 К -1 .
Диэлектрическая проницаемость жидких диэлектриков
Жидкие диэлектрики могут состоять из неполярных или полярных молекул. Значение e неполярных жидкостей определяется электронной поляризацией, поэтому оно невелико, близко к значению квадрата преломления света и обычно не превышает 2,5. Зависимость e неполярной жидкости от температуры связана с уменьшением числа молекул в единице объема, т. е. с уменьшением плотности, а ее температурный коэффициент близок к температурному коэффициенту объемного расширения жидкости, но отличается знаком.
Поляризация жидкостей, содержащих дипольные молекулы, определяется одновременно электронной и дипольно-релаксационной составляющими. Такие жидкости обладают тем большей диэлектрической проницаемостью, чем больше значение электрического момента диполей (см.
ДИПОЛЬ)
и чем больше число молекул в единице объема. Температурная зависимость в случае полярных жидкостей носит сложный характер.
Диэлектрическая проницаемость твердых диэлектриков
В твердых телах может принимать самые разные числовые значения в соответствии с разнообразием структурных особенностей твердого диэлектрика. В твердых диэлектриках возможны все виды поляризации.
Наименьшее значение e имеют твердые диэлектрики, состоящие из неполярных молекул и обладающие только электронной поляризацией .
Твердые диэлектрики, представляющие собой ионные кристаллы с плотной упаковкой частиц, обладают электронной и ионной поляризациями и имеют значения e, лежащие в широких пределах (e каменной соли - 6; e корунда - 10; e рутила - 110; e титаната кальция - 150).
e различных неорганических стекол, приближающихся по строению к аморфным диэлектрикам, лежит в сравнительно узких пределах от 4 до 20.
Полярные органические диэлектрики обладают в твердом состоянии дипольно-релаксационной поляризацией. e этих материалов в большой степени зависит от температуры и частоты приложенного напряжения, подчиняясь тем же закономерностям, что и у дипольных жидкостей.
Тропосферное распространение между точками видимости. - Это тот вид распространения, на котором, например, широковещательные и радиовещательные службы основаны на частотной модуляции, а также на видимых радиомостах. Экспериментально наблюдаемые значения значительно отличаются от теоретически предсказуемых с помощью предыдущего отчета; причина этого заключается прежде всего в неровностях земной поверхности.
Кроме того, полученное поле обычно имеет очень широкие колебания интенсивности, причина которого обычно наблюдается при флуктуациях показателя преломления атмосферы из-за изменений в метеорологических параметрах; в случае, если происходят морские отражения, замирание также может быть вызвано волновым движением самого моря.
- К чему снится летучая мышь черная
- К чему снится лепить хинкали
- К чему снится черешня: ваши желания исполнятся или вас ждет новое любовное приключение
- К чему снится мертвая собака: замужней женщине, незамужней девушке, беременной, мужчине – толкование по сонникам
- Квас из чистотела по болотову противопоказания
- Соус сацебели из слив Сацебели с алычи рецепт приготовления на зиму
- Сыроедческое спагетти из кабачка
- Народные средства для восстановления мужской силы Народное средство для восстановления мужской силы
- Очистка кишечника соленой водой от шлаков в домашних условиях
- Какие есть заговоры на похудение
- Молитва о поступлении на бюджет
- Беляев александр романович - человек-амфибия
- Непридуманная история Вали Котика (5 фото)
- Сестра подпольщицы Зины Портновой: “Вряд ли Зиночка думала о страхе…”
- Когда не следует увольняться с работы
- Правила и образец заполнения формы Р13001
- Использование кодов: правила заполнения табеля учета рабочего времени
- Нюансы внесения разных сведений
- Знаки зодиака весы кролик Весы заяц
- К чему снится вино — толкование сна по сонникам