Диэлектрическая проницаемость в чем измеряется

В чем измеряется диэлектрическая проницаемость среды?

Ну да. Про АБСОЛЮТНУЮ диэлектрическую проницаемость никто не слышал. )) )
А она в СИ измеряется в фарадах на метр (Ф/м).

Остальные ответы

Относи́тельная диэлектри́ческая проница́емость показывает, во сколько раз сила взаимодействия двух электрических зарядов в среде меньше, чем в вакууме. Имеряется кофициэнтом.

безразмерная величина
не имеет измерности
Похожие вопросы
Ваш браузер устарел

Мы постоянно добавляем новый функционал в основной интерфейс проекта. К сожалению, старые браузеры не в состоянии качественно работать с современными программными продуктами. Для корректной работы используйте последние версии браузеров Chrome, Mozilla Firefox, Opera, Microsoft Edge или установите браузер Atom.

Диэлектрическая проницаемость

В современном мире электронная техника развивается семимильными шагами. Каждый день появляется что-то новое, и это не только небольшие улучшения уже существующих моделей, но и результаты применения инновационных технологий, позволяющих в разы улучшить характеристики.

Не отстает от электронной техники и приборостроительная отрасль – ведь чтобы разработать и выпустить на рынок новые устройства, их необходимо тщательно протестировать, как на этапе проектирования и разработки, так и на этапе производства. Появляются новая измерительная техника и новые методы измерения, а, следовательно – новые термины и понятия.

Для тех, кто часто сталкивается с непонятными сокращениями, аббревиатурами и терминами и хотел бы глубже понимать их значения, и предназначена эта рубрика.

ДИЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ПРОНИЦАЕМОСТЬ (абсолют-ная — ε. относительная — ε_r), физическая величина, характеризующая способность диэлектрика поляризоваться в электрич. поле. Абс. Д. п. вводится как коэф. пропорциональности между векторами электрич. индукции D и напряжённости электрич. поля E:D = εE. Относит. Д. п. равна отношению абс. Д. п. к электрич. постоянной СИ ε₀(ε₀=8,854- 10 -12 Ф/м):ε_r=ε/ε₀. Для вакуума ε_r=1 и ε=ε₀— Д. п. изотропных диэлектриков определяется одним числом (ε — скаляр), анизотропных — совокупностью неск. чисел (ε — тензор). Наряду с Д. п. способность диэлектрика поляризоваться нередко характеризуют также диэлектрической восприимчивостью χ_e; ε_r и χ_e связаны соотношением: ε_r = 1+ χ_e.
Величина Д. п. определяется механизмом поляризации диэлектрика и зависит от поляризуемости частиц (атомов, молекул, ионов), входящих в состав диэлектрика. У диэлектриков с чисто электронным механизмом поляризации (водород, гелий, трансформаторное масло, полиэтилен и др.) относит. Д. п. лежит в интервале 1,0002—2,3; у диэлектриков, в к-рых преобладает ионный или ориентационный механизм поляризации (вода, стекло, кварц, слюда и др.), Д. п. составляет 3—300 (в ионных кристаллах с дефектами она достигает 3⋅10 3 ). Аномально высокие значения Д. п. (до 5⋅10 4 ) имеют сегнетоэлектрики. В большинстве диэлектриков Д. п. практически не зависит от напряжённости электрич. поля вплоть до пробоя диэлектрика. Нек-рые диэлектрики (в основном сегнетоэлектрики) обнаруживают нелинейную зависимость D от Е, т. е. Д. п. в них зависит от напряжённости электрич. поля. Для этих диэлектриков наряду с абс. и относит. Д. п. вводят след. виды Д. п.: дифференциальную dD/ε₀dE; реверсивную, определяемую как относит. Д. п. в перем. электрич. поле при одноврем. наложении пост, или медленно меняющегося поля; начальную относительную, определяемую при амплитуде электрич. поля, стремящейся к нулю; эффективную, равную отношению эффективного значения плотности тока к эффективной напряжённости электрич. поля, делённому на частоту этого поля.
У неполярных диэлектриков, обладающих электронной и ионной поляризацией, Д. п. слабо зависит от темп-ры Т. У полярных диэлектриков, обладающих ориентац. и ре-лаксац. поляризацией, ε существенно зависит от Т. Особенно сильно зависимость Д. п. от темп-ры проявляется у сегнетоэлектриков вблизи точки Кюри. С целью уменьшения зависимости ε от Т, напр. при создании высокостабильных диэлектрич. резонаторов, используют керамику из смеси диэлектрич. порошков с разл. темп-рными коэф. ε.
Зависимость Д. п. от частоты электрич. поля (временная дисперсия) обусловлена запаздыванием процесса установления поляризации Р (её релаксацией) по отношению к изменению напряжённости электрич. поля Е и сопровождается появлением диэлектрических потерь. При наличии потерь в диэлектрике Д. п. является комплексной величиной: ε=ε’—iε», причём ε’ и ε» (и, следовательно, ε) сложным образом зависят от частоты электрич. поля. Отношение мнимой составляющей Д. п. (ε») к вещественной (ε’) определяет тангенс угла диэлектрич. потерь (ε»/ε’=tg δ).
Наиболее распространённые методы определения Д. п. на частотах от 0 до 10 7 Гц осн. на измерении ёмкости конденсатора, заполненного исследуемым диэлектриком. Измеренное в перем. поле значение Д. п. соответствует веществ, составляющей комплексной Д. п.; мнимую составляющую обычно определяют по результатам измерения tg δ и веществ, составляющей. В диапазоне метровых и сантиметровых волн (10 8 —10 11 Гц) для измерения Д. п. применяются волноводные методы: исследуемый образец помещается внутрь волновода и регистрируется вызванное этим образцом изменение структуры поля в измерит, линии. Начиная с частот ~10 11 Гц, используются квазиоптич. и оптич. методы, осн. на измерении с помощью спектрометра коэф. пропускания (или коэф. отражения) образца и соответствующего фазового сдвига волны.

Источник
Электроника. Энциклопедический словарь
Москва, «Советская энциклопедия», 1991 г.

Диэлектрическая проницаемость

Диэлектри́ческая проница́емость, величина ε \varepsilon ε , характеризующая поляризацию диэлектриков под действием электрического поля напряжённостью E \boldsymbol E . Диэлектрическая проницаемость входит в закон Кулона как величина, показывающая, во сколько раз сила взаимодействия двух свободных зарядов в диэлектрике меньше, чем в вакууме . Ослабление взаимодействия происходит вследствие экранирования свободных зарядов связанными, образующимися в результате поляризации среды. Связанные заряды возникают вследствие микроскопического пространственного перераспределения зарядов ( электронов , ионов ) в электрически нейтральной в целом среде. Связь между векторами поляризации P \boldsymbol P , напряжённости электрического поля E \boldsymbol E и электрической индукции D \boldsymbol D в изотропной среде в системе единиц СИ имеет вид:

D = ε 0 E + P = ε 0 ε E , \boldsymbol= \varepsilon_\boldsymbol+\boldsymbol= \varepsilon_ \varepsilon\boldsymbol, D = ε 0 ​ E + P = ε 0 ​ ε E , где ε 0 \varepsilon_ ε 0 ​ – электрическая постоянная . Величина диэлектрической проницаемости ε \varepsilon ε зависит от структуры и химического состава вещества, а также от давления , температуры и других внешних условий (см. таблицу). Для газов её величина близка к 1, для жидкостей и твёрдых тел изменяется от нескольких единиц до нескольких десятков, у сегнетоэлектриков может достигать 1 0 4 10^4 1 0 4 . Такой разброс значений ε \varepsilon ε обусловлен различными механизмами поляризации, имеющими место в разных диэлектриках.

Диэлектрическая проницаемость некоторых диэлектриков

H 2 \text_ H 2 ​ (нормальные условия)

CO 2 \text_ CO 2 ​ (нормальные условия)

Пары́ H 2 O \text_2\text H 2 ​ O (110 °С)

Полиэтилен (20 °С)

Спирт этиловый (15 °С)

CaTiO 3 \text_ CaTiO 3 ​

Классическая микроскопическая теория приводит к приближённому выражению для диэлектрической проницаемости неполярных диэлектриков:

ε = 1 + ∑ i n i a i ∑ i n i a i β i , \varepsilon =1+ \frac< \sum\limits_\text_ \text_> < \sum\limits_\text_ \text_\beta_>, ε = 1 + i ∑ ​ n i ​ a i ​ β i ​ i ∑ ​ n i ​ a i ​ ​ , где n i \text_ n i ​ – концентрация i i -го сорта атомов , ионов или молекул , α i \text_ α i ​ – их поляризуемость , β i \beta_ β i ​ – так называемый фактор внутреннего поля, обусловленный особенностями структуры кристалла или вещества. Для большинства диэлектриков с диэлектрической проницаемостью, лежащей в пределах 2–8, β = 1 3 \beta = \frac β = 3 1 ​ . Обычно диэлектрическая проницаемость практически не зависит от величины приложенного электрического поля вплоть до электрического пробоя диэлектрика. Высокие значения ε \varepsilon ε некоторых оксидов металлов и других соединений обусловлены особенностями их структуры, допускающей под действием поля E \boldsymbol E коллективное смещение подрешёток положительных и отрицательных ионов в противоположных направлениях и образование значительных связанных зарядов на границе кристалла.

Процесс поляризации диэлектрика при наложении электрического поля развивается не мгновенно, а в течение некоторого времени τ \tau τ ( времени релаксации ). Если поле E \boldsymbol E изменяется во времени t \text t по гармоническому закону с частотой ω \omega ω , то поляризация диэлектрика не успевает следовать за ним и между колебаниями P \boldsymbol P и E \boldsymbol E появляется разность фаз δ \delta δ . При описании колебаний P \boldsymbol P и E \boldsymbol E методом комплексных амплитуд диэлектрическая проницаемость представляют комплексной величиной : ε = ε ′ + i ε ′ ′ \varepsilon = \varepsilon’ +i \varepsilon» ε = ε ′ + i ε ′′ , причём ε ′ \varepsilon’ ε ′ и ε ′ ′ \varepsilon» ε ′′ зависят от ω \omega ω и τ \tau τ , а отношение ε ′ ′ / ε ′ = t g δ ε»/ε’= \mathrmδ ε ′′ / ε ′ = tg δ определяет диэлектрические потери в среде. Сдвиг фаз δ \delta δ зависит от соотношения τ \tau τ и периода поля T = 2 π / ω \text=\text2<\pi>/ <\omega>T = 2 π / ω . При τ ≪ T \tau ≪\boldsymbol τ ≪ T ( ω ≪ 1 / τ \omega≪1/ \tau ω ≪ 1/ τ , низкие частоты) направление P \boldsymbol P изменяется практически одновременно с E \boldsymbol E , то есть δ → 0 \delta →0 δ → 0 (механизм поляризации «включён»). Соответствующее значение ε ′ \varepsilon’ ε ′ обозначают ε ( 0 ) \varepsilon_ ε ( 0 ) ​ . При τ ≫ T \tau≫\boldsymbol τ ≫ T (высокие частоты) поляризация не успевает за изменением E \boldsymbol E , δ → π \delta→ \pi δ → π и ε ′ \varepsilon’ ε ′ в этом случае обозначают ε ( ∞ ) \varepsilon_ ε ( ∞ ) ​ (механизм поляризации «отключён»). Очевидно, что ε ( 0 ) > ε ( ∞ ) \varepsilon_> \varepsilon_ ε ( 0 ) ​ > ε ( ∞ ) ​ , и в переменных полях диэлектрическая проницаемость оказывается функцией ω \omega ω . Вблизи ω = 1 / τ \omega=1/ \tau ω = 1/ τ происходит изменение ε ′ \varepsilon’ ε ′ от ε ( 0 ) \varepsilon_ ε ( 0 ) ​ до ε ( ∞ ) \varepsilon_ ε ( ∞ ) ​ (область дисперсии ), а зависимость t g δ ( ω ) \mathrmδ( \omega ) tg δ ( ω ) проходит через максимум.

Характер зависимостей ε ′ ( ω ) \varepsilon'( \omega) ε ′ ( ω ) и t g δ ( ω ) \mathrmδ( \omega ) tg δ ( ω ) в области дисперсии определяется механизмом поляризации. В случае ионной и электронной поляризаций при упругом смещении связанных зарядов изменение P ( t ) \boldsymbol P ( t ) при ступенчатом включении поля E \boldsymbol E имеет характер затухающих колебаний и зависимости ε ′ ( ω ) \varepsilon'( \omega) ε ′ ( ω ) и t g δ ( ω ) \mathrmδ( \omega ) tg δ ( ω ) называются резонансными . В случае ориентационной поляризации установление P ( t ) \boldsymbol P ( t ) носит экспоненциальный характер, а зависимости ε ′ ( ω ) \varepsilon'( \omega) ε ′ ( ω ) и t g δ ( ω ) \mathrmδ( \omega ) tg δ ( ω ) называются релаксационными .

Методы измерения диэлектрической проницаемости основаны на явлениях взаимодействия электромагнитного поля с электрическими дипольными моментами частиц вещества и различны для разных частот. В основе большинства методов при ω ⩽ 1 0 8 \omega⩽10^8 ω ⩽ 1 0 8 Гц лежит процесс зарядки и разрядки измерительного конденсатора , заполненного исследуемым диэлектриком. При более высоких частотах используются волноводные, резонансные, мультичастотные и другие методы.

В некоторых диэлектриках, например, сегнетоэлектриках, пропорциональная зависимость между P \boldsymbol P и E [ P = ε 0 ( ε − 1 ) E ] \boldsymbol[\boldsymbol= \varepsilon_( \varepsilon −1)\boldsymbol] E [ P = ε 0 ​ ( ε − 1 ) E ] и, следовательно, между D \boldsymbol D и E \boldsymbol E нарушается уже в обычных, достигаемых на практике электрических полях. Формально это описывается как зависимость ε ( E ) ≠ const \varepsilon(\boldsymbol)≠\text ε ( E )  = const . В этом случае важной электрической характеристикой диэлектрика является дифференциальная диэлектрическая проницаемость:

ε диф = d D / ( ε 0 d E ) . \varepsilon_=d\boldsymbol/( \varepsilon_d\boldsymbol). ε диф ​ = d D / ( ε 0 ​ d E ) . В нелинейных диэлектриках величину ε диф \varepsilon_ ε диф ​ измеряют обычно в слабых переменных полях при одновременном наложении сильного постоянного поля, а переменную составляющую ε диф \varepsilon_ ε диф ​ называют реверсивной диэлектрической проницаемостью.

Опубликовано 16 декабря 2022 г. в 17:39 (GMT+3). Последнее обновление 4 мая 2023 г. в 12:50 (GMT+3). Связаться с редакцией

Диэлектрическая проницаемость

Относительная диэлектрическая проницаемость 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.

Относительная диэлектрическая проницаемость вещества εr может быть определена путем сравнения ёмкости тестового конденсатора с данным диэлектриком (Cx) и ёмкости того же конденсатора в вакууме (Co):

Материалы по теме:

• Токовая петля
• Точность мультиметра
• Государственный Реестр средств измерений
• Калибровка
• Поверка