Физический смысл относительной диэлектрической проницаемости

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):

Физический смысл относительной диэлектрической проницаемости

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.

Ёмкость конденсаторов определяется:

Физический смысл относительной диэлектрической проницаемости

где εr — диэлектрическая проницаемость вещества между обкладками, εо — 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.

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.

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 εr начинает падать. В оптическом диапазоне εr составляет приблизительно 1,8. Это вполне соответствует факту, что в оптическом диапазоне показатель преломления воды равен 1,33. [1] В узком диапазоне частот, называемом оптическим, диэлектрическое поглощение падает до нуля, что собственно и обеспечивает человеку механизм зрения [источник не указан 665 дней] 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 [1] (англ.)

Читайте также:  Почему не цветет картофель причина

Диэлектрическая проницаемость, величина, характеризующая диэлектрические свойства среды — её реакцию на электрическое поле. В соотношении D = eЕ, где Е — напряжённость электрического поля, D — электрическая индукция в среде, Д. п. — коэффициент пропорциональности e. В большинстве диэлектриков при не очень сильных полях Д. п. не зависит от поля Е. В сильных электрических полях (сравнимых с внутриатомными полями), а в некоторых диэлектриках (например, сегнетоэлектриках) в обычных полях зависимость D от Е — нелинейная. По физическому смыслу диэлектрическая проницаемость — количественная мера интенсивности процесса поляризации. Поляризация представляет собой смещение связанных зарядов под действием внешнего электрического поля.

Рассмотрим простейший случай диэлектрической среды, где все поле заполнено однородным диэлектриком. В этом случае e=const, a=const и могут быть вынесены за знак производной:

divD=diveE=edivE=r

divE=- Физический смысл относительной диэлектрической проницаемости 2 j= Физический смысл относительной диэлектрической проницаемости

Это значит, что при заданном распределении свободных зарядов потенциал и напряженность в однородном диэлектрике в e раз меньше напряженности и потенциала в вакууме. Что часто бывает положено в основу всей теории диэлектриков.

7 БИЛЕТ. Сила и плотность тока. Уравнение непрерывности дляплотности тока. ЗаконОма винтегральной и дифференциальной формах.Закон Джоуля-Ленца. Закон Видемана-Франца.

Пло́тность то́ка — векторная физическая величина, имеющая смысл силы тока, протекающего через единицу площади. Например, при равномерном распределении плотности тока и всюду ортогональности ее плоскости сечения, через которое вычисляется или измеряется ток, величина вектора плотности тока:

Физический смысл относительной диэлектрической проницаемости

где I — сила тока через поперечное сечение проводника площадью S

Силой тока называется физическая величина Физический смысл относительной диэлектрической проницаемости, равная отношению количества заряда Физический смысл относительной диэлектрической проницаемости, прошедшего за некоторое время Физический смысл относительной диэлектрической проницаемостичерез поперечное сечение проводника, к величине этого промежутка времени [1] :

Физический смысл относительной диэлектрической проницаемости

Физический смысл относительной диэлектрической проницаемости.

Таким образом в каждой точке пространства выполняется условие

Читайте также:  Какие бывают угловые полки

Физический смысл относительной диэлектрической проницаемости,которое является дифференциальной формой уравнения непрерывности.
Если токи постоянны, то все электрические величины не зависят от времени и в уравнении непрерывности нужно положить Физический смысл относительной диэлектрической проницаемостиравным нулю. Тогда Физический смысл относительной диэлектрической проницаемости, следовательно, в случае постоянного тока вектор j не имеет источников. Это означает, что линии тока нигде не начинаются и нигде не заканчиваются, т. е. они замкнуты.

ЗаконОма винтегральной и дифференциальной формах. Физический смысл относительной диэлектрической проницаемости Физический смысл относительной диэлектрической проницаемости— зависящий от свойств материала коэффициент, называемый удельным электрическим сопротивлением., E – напряжённость тока, j – плотность тока.

Закон Джоуля Ленца — Количество теплоты, выделяемое в единицу времени в рассматриваемом участке цепи, пропорционально произведению квадрата силы тока на этом участке и сопротивлению участка

Физический смысл относительной диэлектрической проницаемости

Закон Видемана-Франца. Металлы обладают как большой электропроводностью, так и высокой теплопроводностью.Видеманом и Францем в 1853 г. экспериментально установлен закон, согласно которому отношение теплопроводности () к удельной проводимости () для всех металлов при одной и той же температуре одинаково и увеличивается пропорционально термодинамической температуре:

Физический смысл относительной диэлектрической проницаемостигде  — постоянная, не зависящая от рода металла.

8 БИЛЕТ.Электродвижущаясила источника тока. Правило Кирхгофа

Электродвижущая сила (ЭДС) — скалярная физическая величина, характеризующая работу сторонних (непотенциальных) сил в источниках постоянного или переменного тока. В замкнутом проводящем контуре ЭДС равна работе этих сил по перемещению единичного положительного заряда вдоль контура.

Первое правило Кирхгофа является следствием закона сохранения заряда, согласно которому ни в одной точке проводника не должны накапливаться или исчезать заряды.

Первое правило Кирхгофа можно сформулировать и так: количество зарядов, приходящих в данную точку проводника за некоторое время, равно количеству зарядов, уходящих из данной точки за то же время.

Второе правило Кирхгофа является обобщением закона Ома. Второе правило Кирхгофа — в любом замкнутом контуре разветвленной цепи алгебраическая сумма ЭДС равна алгебраической сумме произведений токов на сопротивления соответствующих участков этого контура.

Читайте также:  Сколько стоит вырыть под фундамент

Открытая библиотека для школьников и студентов. Лекции, конспекты и учебные материалы по всем научным направлениям.

Категории

Философия Физический смысл относительной диэлектрической проницаемостиДиэлектрическая проницаемость и ее физический смысл

Закон Кулона.

Рис. 1. Схема взаимо­дей­ствия точечных зарядов

Физический смысл относительной диэлектрической проницаемости

Закон Кулона – закон о взаимодействии точечных зарядов: сила взаимодействия F двух неподвижных точечных зарядов q1 и q2 в вакууме направлена вдоль линии, соединяющей оба заряда, прямо пропорциональна величинам этих зарядов и обратно пропор­ци­ональна квадрату расстояния между ними:

Физический смысл относительной диэлектрической проницаемости, (1)

где k – коэффициент пропорциональности, зависящий от выбора единиц измерения. В системе СИ

Физический смысл относительной диэлектрической проницаемости,

Физический смысл относительной диэлектрической проницаемости— электрическая постоянная.

Сила F принято называть кулоновской силой, она является силой притяжения, если заряды имеют разные знаки (рис.1), и силой отталкивания, если заряды одного знака.

В случае если электрические заряды поместить внутрь диэлектрика, то сила электрического взаимодействия уменьшается в соответствии с выражением:

Физический смысл относительной диэлектрической проницаемости, (2)

где Физический смысл относительной диэлектрической проницаемости— диэлектрическая проницаемость среды, показывающая, во сколько раз сила взаимодействия точечных зарядов в диэлектрике меньше силы их взаимодействия в вакууме.

Значения диэлектрической проницаемости для некоторых веществ

№ ппВеществоe
Вода81,0
Слюда7,0
Стекло7,0
Трансформаторное масло2,2
Парафин2,0

Читайте также

Закон Кулона. Рис. 1. Схема взаимо­дей­ствия точечных зарядов Закон Кулона – закон о взаимодействии точечных зарядов: сила взаимодействия F двух неподвижных точечных зарядов q1 и q2 в вакууме направлена вдоль линии, соединяющей оба заряда, прямо. [читать подробенее]