Діелектрична проникність

Рівень поляризуемости речовини характеризується особливою величиною, яку називають діелектрична проникність. Розглянемо, що це за величина.

Припустимо, що напруженість однорідного поля між двох заряджених пластин в порожнечі дорівнює Е ?. Тепер заповнимо проміжок між ними будь-яким діелектриком. Електричні заряди, які з`являться на кордоні між діелектриком і провідником завдяки його поляризації, частково нейтралізують дію зарядів на пластинах. Напруженість Е даного поля стане менше напруженості Е ?.

Досвід виявляє, що при послідовному заповненні проміжку між пластинами рівними діелектриками, величини напруженості поля виявляться різними. Тому знаючи величину відносини напруженості електрополя між пластинами в відсутність діелектрика Е? і при наявності діелектрика Е, можна визначати його поляризованість, тобто його діелектричну проникність. Цю величину прийнято позначати грецькою буквою? (Епсилон). Отже, можна написати:

? = Е? / Е.

Діелектрична проникність демонструє, у скільки разів напруженість поля даних зарядів у діелектрику (однорідному) буде менше, ніж у вакуумі.

Зменшення сили взаємодії між зарядами викликано процесами поляризації середовища. В електричному полі електрони в атомах і молекулах зменшуються по відношенню до іонів, і виникає дипольний момент. Тобто ті молекули, у яких є свій дипольний момент (зокрема молекули води), орієнтуються в електричному полі. Ці моменти створюють власне електричне поле, що протидіє того полю, яке викликало їх появу. В результаті сумарне електричне поле зменшується. У невеликих полях це явище описують за допомогою поняття діелектричної проникності.

Нижче наведена діелектрична проникність у вакуумі різних речовин:

Повітря ................................. .... 1,0006

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

Плексиглас (оргскло) ...... 3-4

Ебоніт ................................. .. ... 4

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

Скло .............................. .. ...... .4-7

Слюда ................................. .. ... .4-5

Шовк натуральний ............ 4-5

Шифер .............................. 6-7

Янтар .............................. ... ...... 12,8

Вода .................................... ... ... .81

Дані значення діелектричної проникності речовин ставляться до оточуючих температур в межах 18-20 ° С. Так, діелектрична проникність твердих тіл незначно змінюється з температурою, винятком є сегнетоелектрики.

Навпаки, в газів вона зменшується через підвищення температури і зростає у зв`язку зі збільшенням тиску. У практиці діелектрична проникність повітря приймається за одиницю.

Домішки в невеликих кількостях мало впливають на рівень діелектричної проникності рідин.

Якщо два довільних точкових заряди помістити в діелектрик, то напруженість поля, створюваного кожним з цих зарядів в точці знаходження іншого заряду, зменшується в? раз. З цього випливає, що сила, з якою ці заряди взаємодіють один з іншим, також у? разів менше. Тому закон Кулона для зарядів, поміщених в діелектрик, виражається формулою:

F = (q? Q?) / (?? Rsup2-).

в системі СІ:

F = (q? Q?) / (4pi - ?? rsup2-),

де F - є силою взаємодії, q? і q ?, - величини зарядів,? - Є абсолютною діелектричною проникністю середовища, г - дистанція між точковими зарядами.

Значення? чисельно можна показати у відносних одиницях (по відношенню до значення абсолютної діелектричної проникності вакууму ??). Величина? = ?? / ?? називають відносної діелектричної проникністю. Вона розкриває, у скільки разів взаємодія між зарядами в нескінченній однорідному середовищі слабкіше, ніж в вакууме-? = ?? / ?? часто називають комплексна діелектрична проникність. Чисельне значення величини ??, а також її розмірність залежні від того, яка система одиниць вибрана- а значення? - Не залежить. Так, в системі СГСЕ ?? = 1 (ця четверта основна одиниця) - у системі СІ діелектрична проникність вакууму виражається:

?? = 1 / (4pi-? 9? 10?) Фарада / метр = 8,85? 10? Sup1-sup2- ф / м (в цій системі ?? є похідною величиною).