§ 19. ДИЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ВОСПРИИМЧИВОСТЬ И ДИЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ПРОНИЦАЕМОСТЬ

Опытным путем установлено, что для однородных изотропных диэлектриков вектор поляризации:

, где (хи) — диэлектрическая восприимчивость, не зависящая от напряженности поля величина.

Для большинства диэлектриков эта величина порядка 1, но для воды она равна 80, а для спирта – 30.

Диэлектрическая восприимчивость зависит от: химического состава и примесей, агрегатного состояния и температуры для полярных диэлектриков.

Рассмотрим электронную поляризацию. Как уже обсуждалось, в этом случае индуцированный дипольный момент молекулы равен:

Пусть в некотором объеме V содержится N молекул. Тогда:

, т. е. диэлектрическая восприимчивость зависит только от концентрации молекул, поляризуемости молекулы и не зависит от температуры (рис.41 а)

При дипольной поляризации ориентации диполей препятствует тепловое движение и поляризуемость обратно пропорциональна абсолютной температуре (рис.41 б).

При наличии обоих типов поляризации график зависимости восприимчивости от температуры смещен (рис. 41 с).

РИС.41 РИС.42 РИС.43

Получим выражение для вектора электрического смещения, используя связь между вектором поляризации и напряженности.

— относительная диэлектрическая проницаемость.

Формула связи

справедлива только для однородных изотропных диэлектриков и позволяет рассчитать напряженность поля по известным вектору смещения и диэлектрической проницаемости.

Рассмотрим плоскопараллельный слой однородного и изотропного диэлектрика, расположенного перпендикулярно линиям напряженности электрического поля, созданного в вакууме (рис.42).

Поляризационные заряды создают поле, направленное противоположно внешнему полю и тогда результирующее поле в диэлектрике равно:

, ,

Отсюда следует, что, в данном частном случае, диэлектрическая проницаемость – это число, показывающее во сколько раз напряженность поля в вакууме больше напряженности поля в диэлектрике:

Необходимо подчеркнуть, что это справедливо лишь при следующих условиях:

1)поле в вакууме и диэлектрике создается одними и теми же свободными зарядами,

2)диэлектрик однородный и изотропный,

3)диэлектрик безграничный или его поверхности совпадают с эквипотенциальными поверхностями внешнего поля.

Если эти условия не выполняются, то данное соотношение не справедливо.

ПРИМЕР. Линии внешнего поля не перпендикулярны граням диэлектрика (т. е. грани не совпадают с эквипотенциальными поверхностями внешнего поля) как на рис.43.

Так как вектор напряженности поля поляризационных зарядов направлен перпендикулярно граням, то, в этом случае, напряженность результирующего поля в диэлектрике зависит не только от диэлектрической проницаемости и величины напряженности внешнего поля, но и от ее направления.

Диэлектрическая проницаемость

Опыты показали, что для большого класса диэлектриков и широкого круга явлений связь между векторами поляризации ($\overrightarrow{P}$) и напряженности ($\overrightarrow{E}$) линейна и однородна, то есть:

Такая связь между векторами $\overrightarrow{P}$ и $\overrightarrow{E}$ объясняется тем, что напряженности макроскопических полей невелики в сравнении с напряженностями внутри молекул и атомов. Уравнение выполняется, если диэлектрик изотропен. В таком случае векторы напряженности и поляризуемости коллинеарные. Коэффициент $\varkappa -$зависит от плотности диэлектрика и температуры.

Направление вектора в анизотропных диэлектриках

В анизотропных диэлектриках направление вектора напряженности и вектора поляризации не совпадают. И их связь устанавливается в виде:

\[P_i={\varepsilon }_0\sum\limits_j{{\varkappa }_{ij}E_j\left(2\right),}\]

где индексы i,j — нумеруют компоненты по осям декартовой системы координат ($i=x,\ y,z;j=x,\ y,z $), ${\varkappa }_{ij}$ — тензор диэлектрической восприимчивости.

Формула зависимости поляризации от напряжённости

Формула (3) показывает, что поляризованность зависит не только от первой степени напряженности электрического поля, но и от ее высших степеней. Если зависимость в (3) от высших степеней играет существенную роль, то диэлектрик нелинейный. Подобная нелинейность проявляется в сильных полях, также существуют некоторые специальные вещества. Если нелинейность не существенна, то используют формулы вида (1).

Мы помним, что связь вектора напряженности и вектора электрического смещения, если среда изотропна, еще можно записать как:

\[\overrightarrow{D}=\varepsilon {\varepsilon }_0\overrightarrow{E}\left(4\right),\]

где $\varepsilon $ — диэлектрическая проницаемость среды. А по определению, вектор $\overrightarrow{D}\ $ равен:

\[\overrightarrow{D}={\varepsilon }_0\overrightarrow{E}+\overrightarrow{P}\left(5\right).\]

Подставим в (5) вместо вектора $\overrightarrow{D},$ правую часть выражения (4), вместо вектора $\overrightarrow{P}$ правую часть выражения (1), будем иметь:

\[\varepsilon {\varepsilon }_0\overrightarrow{E}={\varepsilon }_0\overrightarrow{E}+\varkappa {\varepsilon }_0\overrightarrow{E}\left(6\right).\]

Тогда диэлектрическая проницаемость среды связана с диэлектрической восприимчивостью в системе СИ соотношением:

\[\varepsilon =1+\varkappa \ \left(7\right).\]

В СГС это соотношение (7) будет иметь вид:

\[\varepsilon =1+4\pi \varkappa \left(8\right).\]

Величиной $\varepsilon $ характеризуют индивидуальные свойства диэлектриков. Для вакуума $\varkappa =0$, $\varepsilon $=1.

В анизотропных диэлектриках

\[D_i={\varepsilon }_0\sum\limits_j{{\varepsilon }_{ij}E_j\left(9\right),}\]

где индексы i,j — нумеруют компоненты по осям декартовой системы координат ($i=x,\ y,z ;j=x,\ y,z$), ${\varepsilon }_{ij}$ — тензор диэлектрической проницаемости вещества.

В таком случае связь тензоров проницаемости и восприимчивости имеет вид:

\[{\varepsilon }_{ij}={\delta }_{ij}+\varkappa_{ij}\left(10\right),\]

где ${\delta }_{ij}-\ $единичный тензор, который равен:

\[\left\{ \begin{array}{c} {\delta }_{ij}=1\ при\ i=j, \\ {\delta }_{ij}=0\ при\ i\ne j. \end{array} \right.\]

Тензоры диэлектрической восприимчивости и диэлектрической проницаемости симметричные, это значит, что:

\[{\varepsilon }_{ij}=\varepsilon_{ji},\] \[{\varkappa }_{ij}=\varkappa_{ji}\left(11\right).\]

Пример 1

Задание: На пластины плоского конденсатора подали напряжение равное $U_1$. Если отключить источник напряжения и вынуть диэлектрик из конденсатора, то разность потенциалов на пластинах конденсатора станет равной $U_2$. Какова диэлектрическая восприимчивость диэлектрика?

Решение:

Если конденсатор зарядить, а потом отключить от источника напряжения, то можно считать, что при проводимых в задаче манипуляциях заряд остается неизменным $(q=const)$.

Напряженность поля в конденсаторе без диэлектрика равна $E_2$:

\[E_2=\frac{U_2}{d}\left(1.1\right).\]

Напряженность поля плоского конденсатора $E_2\ $ равна:

\[E_2=\frac{q}{S{\varepsilon }_0}\to \frac{q}{S{\varepsilon }_0}=\frac{U_2}{d}\ \left(1.2\right).\]

Выразим заряд пластин конденсатора из (1.2), получим:

\[q=\frac{U_2S{\varepsilon }_0}{d}\ \left(1.3\right).\]

Для того же конденсатора но с диэлектриком напряженность поля в конденсаторе $E_1\ $равна:

\[E_1=\frac{q}{S{\varepsilon \varepsilon }_0}=\frac{U_1}{d}(1.4)\]

Подставим в (1.4) выражение для заряда из (1.3), получим:

\[\frac{U_2S{\varepsilon }_0}{S{\varepsilon \varepsilon }_0d}=\frac{U_1}{d}\ (1.5)\]

следовательно, связь между разностями потенциалов запишем как:

\[U_2=\varepsilon U_1\left(1.6\right),\]

где $\varepsilon $ — диэлектрическая проницаемость диэлектрика в конденсаторе, до тех пор, пока его не извлекли. Следовательно, можно найти $\varepsilon $:

\[\varepsilon =\frac{U_2}{U_1}\left(1.7\right).\]

Так как диэлектрическая проницаемость и диэлектрическая восприимчивость для изотропного диэлектрика связаны соотношением:

\[\varepsilon -1=\varkappa \ \left(1.8\right).\]

То получим для $\varkappa $ следующее выражение:

\[\varkappa =\frac{U_2}{U_1}-1.\]

Ответ: $\varkappa =\frac{U_2}{U_1}-1.$

Пример 2

Задание: Шар из однородного изотропного диэлектрика с диэлектрической восприимчивостью $\varkappa$ содержит в своем центре точечный заряд q. Найдите вектор поляризованности как функцию $\overrightarrow{P}\ (r),$ где $\overrightarrow{r}$ — радиус — вектор относительно центра шара.3}\overrightarrow{r}.$

40. Диэлектрическая восприимчивость и диэлектрическая проницаемость среды.

Диэлектрическая восприимчивость

Диэлектри́ческая восприи́мчивость (или поляризу́емость) вещества — физическая величина, мера способности вещества поляризоваться под действием электрического поля. Диэлектрическая восприимчивость χ_e — коэффициент линейной связи между

поляризацией диэлектрика P и внешним электрическим полем E в достаточно малых полях:

В системе СИ:

где ε₀ — электрическая постоянная; произведение ε₀χ_e называется в системе СИ абсолютной диэлектрической восприимчивостью.

В случае вакуума

У диэлектриков, как правило, диэлектрическая восприимчивость положительна. Диэлектрическая восприимчивость является безразмерной величиной.

Поляризуемость связана с диэлектрической проницаемостью ε соотношением:^[1]

ε = 1 + 4πχ

(СГС)

ε = 1 + χ (СИ)

Зависимость от времени

В общем случае, вещество не может поляризоваться мгновенно в ответ на приложенное электрическое поле, поэтому более общая формула содержит время:

Это значит, что поляризованность вещества является свёрткой электрического поля в прошлом и восприимчивости, зависящей от времени как χ_e(Δt). Верхний предел этого интеграла может быть расширен до бесконечности, если определить χ_e(Δt) = 0 для Δt < 0. Мгновенный ответ соответствует дельта-функции Дирака χ_e(Δt) = χ_eδ(Δt).

В линейной системе удобно использовать непрерывное преобразование Фурье и писать это соотношение как функцию частоты. Благодаря теореме о свёртке этот интеграл превращается в обычное произведение:

Эта зависимость диэлектрической восприимчивости от частоты приводит к дисперсии света в веществе.

Тот факт, что поляризация вследствие принципа причинности может зависеть только от электрического поля в прошлом (то есть χ_e(Δt) = 0 для Δt < 0), налагает на восприимчивость χ_e(0) ограничения, называемые соотношениями Крамерса — Кронига.

Тензор поляризуемости

В анизотропных кристаллах восприимчивость характеризуется

тензором χ_ij, так что связь между вектором поляризации и вектором напряжённости электрического поля выражается как:

P_i = χ_ijE_j

где по повторяющимся индексам подразумевается суммирование.

Из закона сохранения энергии можно вывести, что тензор χ_ij симметричен:

χ_ij = χ_ji

В изотропных кристаллах недиагональные компоненты тензора тождественно равны нулю, а все диагональные равны между собой.

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.

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.

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.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 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 зренияв земной атмосфере, насыщенной водяным паром. С дальнейшим ростом частоты свойства среды вновь меняются.

41) Поляризация диэлектриков — явление, связанное с ограниченным смещением связанных зарядов в диэлектрике или поворотом электрических диполей, обычно под воздействием внешнего электрического поля, иногда под действием других внешних сил или спонтанно.

Поляризацию диэлектриков характеризует вектор электрической поляризации. Физический смысл вектора электрической поляризации — это дипольный момент, отнесенный к единице объема диэлектрика. Иногда вектор поляризации коротко называют просто поляризацией.

• Вектор поляризации применим для описания макроскопического состояния поляризации не только обычных диэлектриков, но и сегнетоэлектриков, и, в принципе, любых сред, обладающих сходными свойствами. Он применим не только для описания индуцированной поляризации, но и спонтанной поляризации (у сегнетоэлектриков).

Поляризация — состояние диэлектрика, которое характеризуется наличием электрического дипольного момента у любого (или почти любого) элемента его объема.

Различают поляризацию, наведенную в диэлектрике под действием внешнего электрического поля, и спонтанную (самопроизвольную) поляризацию, которая возникает в сегнетоэлектриках в отсутствие внешнего поля. В некоторых случаях поляризация диэлектрика (сегнетоэлектрика) происходит под действием механических напряжений, сил трения или вследствие изменения температуры.

Поляризация не изменяет суммарного заряда в любом макроскопическом объеме внутри однородного диэлектрика. Однако она сопровождается появлением на его поверхности связанных электрических зарядов с некоторой поверхностной плотностью σ. Эти связанные заряды создают в диэлектрике дополнительное макроскопическое поле с напряженностью Е₁, направленное против внешнего поля с напряженностью Е₀. Результирующая напряженность поля Е внутри диэлектрика Е=Е₀-Е₁.

Диэлектрическая восприимчивость и диэлектрическая проницаемость

Такие явления, как диэлектрическая восприимчивость и диэлектрическая проницаемость, встречаются не только в физике, но и в обычной жизни. В связи с этим следует определить значения данных явлений в науке, их влияние и применение в обычной жизни.

Определение напряженности

Напряженность является векторной величиной в физике, которая вычисляется по силе, влияющей на единичный положительный заряд, размещенный в исследуемой точке поля. После помещения диэлектрика во внешнее электростатическое поле он приобретает дипольный момент, иначе говоря, поляризуется. Чтобы количественно описать поляризацию в диэлектрике, применяют поляризованность — векторный физический показатель, вычисляемый как дипольный момент значения объема диэлектрика.

Вектор напряженности после перехода сквозь грань между двумя диэлектриками испытывает скачкообразное изменения, вызывая этим помехи во время расчета электростатических полей. В связи с этим вводится дополнительная характеристика — вектор электрического смещения.

С помощью диэлектрической проницаемости можно узнать, во сколько раз диэлектрик может ослабить внешнее поле. С целью наиболее рационального объяснения электростатических полей в диэлектриках применяется вектор электрического смещения.

Основные определения

Абсолютная диэлектрическая проницаемость среды является коэффициентом, который входит в математическую запись закона Кулона и уравнения взаимосвязи напряженности электрического поля и электрической индукции. Абсолютная диэлектрическая проницаемость может быть представлена в виде произведения относительного показателя диэлектрической проницаемости среды и постоянной электричества.

Диэлектрическая восприимчивость, называемая поляризуемостью вещества, является физической величиной, способной поляризироваться под влиянием электрического поля. Также это коэффициент линейной связи внешнего электрического поля с поляризацией диэлектрика в малом поле. Формула диэлектрической восприимчивости записывается так: Х=na.

В большинстве случаев диэлектрики имеют положительную диэлектрическую восприимчивость, при этом данная величина является безразмерной.

Сегнетоэлектричество является физическим явлением, присутствующим в определенных кристаллах, которые называются сегнетоэлектриками, при определенных температурных значениях. Оно заключается в появлении спонтанной поляризации в кристалле даже без внешнего электрического поля. Отличие сегнетоэлектриков от пироэлектриков состоит в том, что в определенных температурных диапазонах их кристаллическая модификация изменяется, а случайная поляризация исчезает.

Электрики в поле ведут себя не как проводники, однако они имеют общие признаки. Диэлектрик отличается от проводника отсутствием свободных заряженных носителей. Они там присутствуют, но в минимальных количествах. В проводнике подобным носителем заряда станет электрон, свободно перемещающийся в кристаллической решетке металла. Однако электроны в диэлектрике связаны с собственными атомами и не могут легко перемещаться. После внесения диэлектриков в поле с электричеством в нем появляется электризация, подобно проводнику. Отличием от диэлектрика является то, что электроны не свободно перемещаются по всему объему, как это протекает в проводнике. Однако под влиянием наружного электрического поля изнутри молекулы вещества возникает легкое смещение зарядов: положительный будет смещен по направлению поля, а отрицательный — наоборот.

В связи с этим поверхность приобретает определенный заряд. Процедура возникновения заряда на поверхности вещества под влиянием электрических полей именуется поляризацией диэлектрика. Если в однородном и неполярном диэлектрике с определенной концентрацией молекул все частицы одинаковы, то поляризация также будет одинакова. И в случае с диэлектрической восприимчивостью диэлектрика данная величина будет безразмерной.

Связанные заряды

По причине процесса поляризации в объёме диэлектрического вещества появляются некомпенсированные заряды, называемые поляризационными или связанными. Частицы, имеющие данные заряды, имеются в зарядах молекул и под влиянием наружного электрического поля смещаются из положения равновесия, не выходя из молекулы, в составе которой они располагаются.

Связанные заряды характеризуются поверхностной плотностью. Диэлектрическая восприимчивость и проницаемость среды определяет, во сколько раз сила связи двух электрических зарядов в пространстве меньше того же показателя в вакууме.

Относительная воздушная восприимчивость и проницаемость и большей части других газов в стандартных условиях близится к единице (из-за малой плоскости). Относительная диэлектрическая восприимчивость и диэлектрическая проницаемость в сегнетоэлектриках составляет десятки и сотни тысяч на поверхности разделения пары диэлектриков с различающимися показателями абсолютной диэлектрической проницаемости и восприимчивости вещества, а также равными между ними касательными составляющими напряжённости.

Среди множества практических ситуаций происходит встреча с переходом тока из металлического тела в окружающий мир, при этом удельная проводимость последней в несколько раз меньше проводимости данного тела. Подобные ситуации могут встречаться, к примеру, во время перехода тока сквозь зарытые в грунт металлические электроды. Зачастую используют электроды из стали. Если стоит задача определить диэлектрическую восприимчивость стекла, то задача будет несколько осложнена тем, что данное вещество имеет ионно-релаксационное свойство, из-за которого появляется небольшая запоздалость.

На границе пары диэлектриков с разными проницаемостями в присутствии внешнего поля появляются поляризационные заряды с различными показателями с разыми поверхностными плотностями. Так получается новое условие преломления линии поля во время перехода из диэлектрика в другой.

Закон преломления в случае с линиями тока по своей форме может считаться аналогичным закону преломления линий смещения на грани двух диэлектриков в электростатических полях.

Каждое тело и вещество окружающего мира имеет определенные электрические свойства. Причина этому кроется в молекулярной и атомной структуре — присутствие заряженных частиц, которые пребывают во взаимосвязанном или свободном состоянии.

Если на вещество не влияет внешнее поле, то такие части располагаются, уравновешивая друг друга, в общем суммарном объеме, не создавая дополнительных электрических полей. Если случится приложение электрической энергии снаружи, внутри имеющихся молекул и атомов появится перераспределение зарядов, что приведёт к появлению собственного внутреннего поля, которое будет направлено навстречу наружному.

При обозначении приложенного внешнего поля как Е0, а внутреннего Е’, то все поле Е будет суммой этих величин.

Все вещества в электричестве принято разделять на:

• проводники;
• диэлектрики.

Данная классификация существует достаточно давно, однако не совсем точна, поскольку наука давно открыла тела с новыми или комбинированными свойствами вещества.

Проводники

В качестве проводящих веществ могут выступать среды, в которых присутствуют свободные заряды. Зачастую таковыми материями считают металлы, поскольку их структура подразумевает постоянное присутствие свободных электронов, способных перемещаться внутри всей полости вещества. Диэлектрическая восприимчивость среды позволяет быть участником теплового процесса

Если проводник находится в изоляции от влияния наружного электрического поля, то внутри него появляется баланс между положительными и отрицательными зарядами. Данное состояние сразу исчезает при появлении проводника в электрическом поле, который своей энергией перераспределяет заряженные частицы и провоцирует появление несбалансированных зарядов с положительной и отрицательной величиной на внешней поверхности

Данное явление называют электростатической индукцией. Появившееся под её действием заряды на поверхности металла называют индукционными зарядами.

Возникшие в проводнике индукционные заряды создают собственное поле, компенсирующее влияние внешнего поля внутри проводника. В связи с этим показатель полного суммарного электростатического поля будет скомпенсирован и равняться 0. Потенциалы каждой точки внутри и снаружи равны.

Данный результат свидетельствует о том, что изнутри проводника (даже с подключённым внешнем полем) отсутствует различие в потенциалах и нет электростатического поля. Данный факт применяется в экранировании из-за использования метода электрооптической защиты человека и чувствительного к полям электрооборудования, в особенности высокоточных приборов по измерению и микропроцессорной техники.

Связь между диэлектрической проницаемостью и восприимчивостью так же имеется. Однако выражена она может быть с помощью формулы. Так связь диэлектрической проницаемости и диэлектрической восприимчивости имеет следующую запись: е=1+Х.

Принцип электростатической защиты

С помощью экранирования одежда и обувь из материй с токопроводящими свойствами, в том числе головные уборы, применяются в энергетике для безопасности персонала, проводящих работы в условиях высокой напряжённости, провоцируемой высоковольтными устройствами. Электростатическое поле не проникает внутрь проводника, потому что при внесении проводника в электрическое поле оно будет скомпенсировано полем, которое возникает в связи с перемещением свободных зарядов.

Диэлектрики

Данное название принадлежит веществам, имеющим изоляционные качества. В их составе пребывают лишь взаимосвязанные заряды, а не свободные. Каждая положительная частица в них будет скреплена с отрицательной внутри атома с общим нейтральным зарядом без свободного перемещения. Они распределяются изнутри диэлектриков и не могут изменять своего положения под влиянием наружных полей. При этом диэлектрическая восприимчивость вещества и получаемая энергия все-таки влечет определенные изменения в структуре вещества. Изнутри атома и молекулы меняется соотношение положительного и отрицательного зарядов частицы, а на поверхности вещества появляются лишние несбалансированные взаимосвязанные заряды, создающие внутреннее электрическое поле. Оно направленно навстречу прилагаемой снаружи напряженности.

Данное явление именуют поляризацией диэлектрика. Характеризоваться оно может тем, что изнутри вещества возникает электрическое поле, вызванное влияние наружной энергии, но ослабляемое противодействием внутреннего поля.

Типы поляризации

Внутри диэлектриков она может быть представлена двумя видами:

• ориентационная;
• электронная.

Первый тип также обладает дополнительным называнием — дипольная поляризация. Это свойство присуще диэлектрикам со смещенными центрами у положительного и отрицательного заряда, которые создают молекулы из малых диполей — нейтральной совокупности пары зарядов. Данное явление характерно для жидкости, сероводорода, доносила азота.

Без влияния наружного электрического поля у данных веществ молекулярные диполи ориентируются хаотично под действием действующих температурных изменений, при на внешней стороне у диэлектрика не появляется электрический заряд.

Данная картина меняется под действием прилагаемой снаружи энергии, когда диполи не сильно меняют собственную ориентацию и на поверхности появляются не скомпенсированные макроскопические связанные заряды, создающие поле со встречным направление к прилагаемому извне полю.

Электронная поляризация, упругий механизм

Данное явление возникает у неполярных диэлектриков — материалов иного типа с молекулами, в которых отсутствует дипольный момент, который под действием наружного поля деформируется так, что только положительные заряды ориентируются по направлению вектора внешнего поля, а отрицательные — в противолежащую стороны.

По итогу каждая молекула функционирует как электрический диполь, ориентированный по оси приложенного наружного поля. Подобным образом появляется на внешней поверхности собственное поле, имеющее встречное направление.

Поляризация неполярного диэлектрика

У данных веществ изменение молекул и последующая поляризация от влияния поля снаружи не находится в зависимости от их перемещения под действием температуры. В роли неполярного диэлектрика можно использовать метан СН4. Численные показатели внутреннего поля у обоих диэлектриков по величине поначалу будут изменяться пропорционально изменению наружного поля, а после насыщения появляются эффекты нелинейного типа. Они появляются, когда каждая молекулярная диполь выстроилась вдоль силовых линий возле полярных диэлектриков либо случились изменения неполярных веществ, вызванные сильной деформацией атомов и молекул от большой величины приложенной снаружи энергии. В практических случаях подобное происходит крайне редко.

Диэлектрическая проницаемость

В числе изоляционных материалов серьёзная роль отводится электрическим показателям и такой характеристике, как диэлектрическая проницаемость. Оба расценивается по двум разным характеристикам:

• абсолютное значение;
• относительный показатель.

Под термином абсолютной диэлектрической проницаемости у вещества понимается обращение к математической записи закона Кулона. С её помощью описывается в форме коэффициента связь вектора индукции и напряжённости.

Диэлектрическая восприимчивость — Справочник химика 21

    Размерность и единица абсолютной диэлектрической восприимчивости  [c.404]

    Следовательно, относительная диэлектрическая восприимчивость — величина безразмерная и выражается в безразмерных единицах.  [c.404]

    Для большинства полимеров справедливо следующее соотношение между диэлектрической проницаемостью и абсолютной диэлектрической восприимчивостью е=1+Аа. При описании поведения диэлектриков в переменном электрическом поле для удобства математической обработки и физической интерпретации вводится [c.174]

    Абсолютная диэлектрическая восприимчивость Ха — величина, характеризующая свойства диэлектрика, скалярная для изотропного вещества, равная отношению модуля поляризованности Р, к модулю напряженности электрического ПОЛЙ и тензорная для анизотропного вещества  [c.404]

    Относительная диэлектрическая восприимчивость Хг величина, равная отношению абсолютной диэлектрической восприимчивости к электрической постоянной  [c.404]

    Поместим твердый диэлектрик в однородное электрическое поле плоского конденсатора напряженностью Е. В диэлектрике возникнет смещение электрических зарядов, которое характеризуется вектором индукции (электрического смещения) D или вектором поляризации Р [см. формулу (4.17)]. В изотропном диэлектрике диэлектрическая проницаемость е и диэлектрическая восприимчивость у. скалярны, а векторы Е, D, Р коллипеарны и связаны между собой соотношениями [c.209]

    Отметим, что размерность абсолютной диэлектрической восприимчивости совпадает с размерностью абсолютной диэлектрической проницаемости. [c.404]

    С учетом нормальной к тангенциальной составляющих тензора диэлектрической восприимчивости. [c.48]

    Ф. М. К у Н И (Научно-исследовательский институт физики Ленинградского государственного университета им. А. А. Жданова). При описании электрических свойств полярных сред, как известно, существенную роль играют такие понятия, как вектор поляризации Ро и диэлектрическая восприимчивость Обычно эти понятия относятся к макроскопическим, физически бесконечно малым элементам объема, в пределах которых свойства системы предполагаются однородными. В поверхностных слоях, однако, свойства меняются уже на расстояниях порядка молекулярных размеров, а предположение о локальной однородности не имеет места. Это значит, что понятия вектора поляризации и диэлектрической восприимчивости должны вводиться как локальные. Так, вектор локальной поляризации р (Г1) можно определить соотношением [c.248]

    Вычисление вектора локальной поляризации р(г1) или, что равносильно, тензора диэлектрической восприимчивости х (Г1) является одной из задач теории поверхностных явлений. Из развиваемой нами с А. И. Русановым асимптотической теории поверхностных слоев можно получить формулу, описываюш,ую поведение тензора диэлектрической восприимчивости и (г ) в плоском поверхностном слое полярной жидкости или газа на больших расстояниях от граничной поверхности. [c.249]

    Здесь Ит(г1) и у(г2) — тангенциальная и нормальная составляющие тензора диэлектрической восприимчивости ро, Хо и во — соответственно число молекул в единице объема, изотермическая сжимаемость и диэлектрическая проницаемость однородной фазы, прилегающей к поверхностному слою Ео — диэлектрическая проницаемость однородной части адсорбента Го — некоторая постоянная, которая описывает зависимость одночастичной функции распределения в однородной фазе, прилегающей к поверхностному слою, от напряженности электрического поля. [c.249]

    Вычисление вектора локальной поляризации р(г1) или, что равносильно, тензора диэлектрической восприимчивости х (г ) является одной из задач теории поверхностных явлений. Из развиваемой нами с А. И. Русановым асимптотической теории поверхностных слоев можно получить формулу, описываюш ую поведение тензора диэлектрической восприимчивости [c.249]

    Диэлектрическая восприимчивость = Ео( —1) 1 4г. фарада на метр ф/м) — м г 1 сек Ч см сек — [c.19]

    ХОДЫ которых описываются как выше чем второго порядка и которые не имеют точки Кюри [231]. Ферроэлектрические переходы могут происходить при любых температурах от близких к 10° К до нескольких сот градусов. Наблюдаемые энтропии переходов варьируются от нескольких сотых до приблизительно 4 кал-град -моль . Как и следовало ожидать, диэлектрическая восприимчивость обычно имеет пик в точке перехода и следует закону Кюри — Вейса для неполяризованной фазы. Аномалии найдены также в пьезоэлектрических, упругих и электрооптических свойствах. Механизм по крайней мере некоторых ферроэлектрических переходов включает, по-видимому, небольшие изменения объема и энергии и очень незначительную перестройку атомного скелета, а поэтому можно полагать, что это характерно для веществ, имеющих непрерывный переход типа перехода, определенного Уббелоде (см. раздел У,2). [c.112]

    Пусть т—наведенный электрический дипольный момент одной молекулы, который связан с диэлектрической восприимчивостью и диэлектрической постоянной 0=1- — 4-лх уравнением [c.119]

    Диэлектрические проницаемости, показатели преломления и т. д. Теория, связывающая величины этого типа с параметрами порядка Зц или 3, менее удовлетворительна, поскольку эффективное электрическое поле, действующее на отдельную молекулу, представляет собой суперпозицию полей внешних источников и полей других диполей. Последний вклад велик. В обычной теории диэлектрической восприимчивости изотропной плотной среды он описывается приближенно в виде лоренцева поля [12]. [c.48]

    Пондеромоторная сила ни в коей мере не является наиболее важной электромагнитной силой ери рассмотрении естественной конвекции. В разделе П,А указывалось, что при рассмотрении магнитогидродинамических течений мы будем пренебрегать электрострикционными силами вследствие их малости. Это допущение несправедливо для нагреваемой в электрическом поле жидкости, движущейся с небольшой скоростью. Например, для жидкостей или газов с полярными молекулами диэлектрическая восприимчивость пропорциональна плотности и обратно пропорциональна температуре, поэтому возникающая в электрическом ооле сила действует подобно подъемной силе при чистой конвекции, [c.20]

    Диэлектрическая проницаемость Диэлектрическая непроницаемость Диэлектрическая восприимчивость Магнитная проницаемость Магнитная восприимчивость [c.195]

    Величина х (Мх х) характеризует диэлектрическую восприимчивость цепи. Поскольку вектор к — линейная комбинация дг/ (или м/), то его временное поведение также описывается некоторой линейной комбинацией нормальных координат, или, как говорят, некоторым спектром времен релаксации.  [c.56]

    Различают изотропные (к которым могут быть отнесены многие неполярные и полярные полимеры) и анизотропные (к ним относятся некоторые многокомпонентные гетерогенные смеси твердых вещее, о, а также многослойные конструкционные системы) диэлектрики. Смещение положительных зарядов в изотропных полимерных диэлектриках происходит в направлении электрического поля. При этом оказывается справедливым соотношение Р = кагоЕ, где / а —скалярная величина, называемая абсолютной диэлектрической восприимчивостью] Е —вектор напряженности электрического поля ео = 8,85-10- 2 Ф ш электрическая постоянная. Вектор Р на- [c.173]

    Здесь X — диэлектрическая восприимчивость (уравнение (3.9.29)), = pEi I кТ vi Ei = YEj — векторная сумма напряженностей хюлей, создаваемых ближайшими соседями в центре рассматриваемой молекулы, ф> нкция (z/) определяется формулой (3.9.14). Корректность этого результата определяется лишь точностью вычисления среднего значения локального поля /.  [c.651]

    Безразмерный параметр х называется диэлектрической восириимчивостью диэлектрика. Р1ногда диэлектрической воснриимчивостью называют произведение хео-В ряде случаев диэлектрическая восприимчивость неполярных диэлектриков равна у, = па, где п — число наведенных диполей, содержащихся в единице объема, а а — поляризуемость молекулы. Соотношение % = па является приближенным. Ниже будет получено более точное выражение для %. [c.179]

    Очевидно, что при яаразреженны.х газов. Формулу (5.11) можно записать в виде  [c.181]

    Эту асимптотику удобно записать в терминах тензора диэлектрической восприимчивости X (гх), который определяется как множитель пропорциональности между вектором локальной поляризации Р (гх) и вектором напряженности макроскопического электрического поля внутри однородной фазы а  [c.48]

    Вязкоупругие свойства жидкого кристалла характеризуются набором модулей упругости Кц и коэффициентов вязкости уь определяющих свойства однородного жидкого кристалла. Эти параметры в сочетании с анизотропией магнитной и диэлектрической восприимчивостей Дх и Ае определяют характер изменений в жидком кристалле при внещних воздействиях. Для полипептидных жидких кристаллов Ах и Ае положительны по знаку. Следовательно, в достаточно сильном магнитном (электрическом) поле жидкий кристалл макроскопически однородно ориентирован так, что продольные оси спиральных макромолекул параллельны направлению поля. Очевидно, что такая упорядоченность нарушает холестерическую макроструктуру, характерную для жидкого кристалла ПБГ в отсутствие внешнего поля. Фактически такой структурный переход от холестерика к нематику используется во многих технических устройствах благодаря удобству контроля за переходом и позволяет определить критическую величину поля, индуцируюш его такой переход. Индуцированный полем переход был открыт в лиотропных системах при изучении молекул растворителя методом ЯМР-опектроскопии [32—34]. Позднее этот лереход изучался методами ЯМР [35], инфракрасного дихроизма 4], оптических исследований [36], магнитной восприимчивости [37] и импульсной лазерной техники [38]. Переход можно также наблюдать при измерениях шага холестерической спирали как функции напряженности лоля. На рис. 11 показана зависимость относительного шага [c.198]

    Взаимодействия атомов и молекул с поверхностями твердых тел принято подразделять на два типа. В случае, когда молекула удерживается у поверхности силами Ван-дер-Ваальса, т. е. не происходит перераспределения электрического заряда в системе, говорят о так называемой физической адсорбции. Для описания физической адсорбции могут быть использованы формулы, вытекаюш ие из обш ей теории дисперсионных взаимодействий [36]. Наиболее существенным свойством атома (молекулы), согласно теории, в этом случае является динамическая поляризуемость а (со), а твердого тела — диэлектрическая восприимчивость е (ю), характериззгющая отклик системы на внешнее электромагнитное поле. Вандерваальсова энергия вза- [c.60]

    ДИЭЛЕКТРИКИ (от греч. 61а-сквозь) — то же, что и электроизоляционные материалы. ДИЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ВОСПРИИМЧИВОСТЬ — величина, характеризующая способность электроизоляционных материалов (диэлектриков) поляризоваться во внешнем электр. поле. Абсолютная Д. в. равна отношению ноляризованности (электр. дипольного момента единицы объема диэлектрика) к напряженности электр. поля, поддерживающего диэлектрик в поляризованном состоянии. Для диэлектриков, обладающих спонтанной поляризацией (сегнетоэлектрических материалов, электретов), а также для нелинейных диэлектриков, у к-рых восприимчивость зависит от величины электр. поля, пользуются значением дифференциальной Д. в., равной производной от поля-ризовапности по напряженности электр. поля нри данной величине этого поля (обычно при близких к нулю его напряженностях). На практике используют относительную Д. в., равную отношению абс. восприимчивости к электр. постоянной диэлектрической проницаемости вакуума, равной в системе СИ е = = 8,854 ф м). В системе СИ [c.388]

    Довольно детально были рассмотрены ионная и электронная дроводимость и ферроэлектрические и магнитные свойства нестехиометрических соединений. Остановимся кратко на других свойствах. Диэлектрическая восприимчивость для Ва (Ti8 j.Mg .)0ig (0,67 [c.282]

    Однако в случае жидкого кристалла не видно нсного пути экстраполяции подобной процедуры. Даже в простейшем случае диэлектрическая восприимчивость зависит не только от угловой функции распределения /а, но также и от корреляционной функции g (Оа I га ) двух молекул как функции их относительного рас- [c.48]

---

Диэлектрическая восприимчивость — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 2

Диэлектрическая восприимчивость

Cтраница 2

Хг — диэлектрическая восприимчивость ( относительная) — величина, характеризующая способность диэлектрика поляризоваться под действием электрического поля.  [16]

Во-первых, низкочастотная диэлектрическая восприимчивость прямо отражает электронный вклад в обычную статическую диэлектрическую проницаемость. В этом можно убедиться, если к ко валентному кристаллу в форме пластины приложить статическое электрическое поле еГо, перпендикулярное кристаллической поверхности, как показано на рис. 4.6. В результате поле § внутри образца будет отличаться от поля о из-за наличия поверхностных зарядов.  [17]

Поляризуемость и диэлектрическая восприимчивость воздуха к пропорциональны его плотности и флуктуируют одновременно с последней. Как показал Л. И. Мандельштам, на этих непрерывно возникающих и распадающихся оптических неодно-родностях с размерами, много меньшими К, происходит рассеяние солнечного света.  [18]

Следовательно, относительная диэлектрическая восприимчивость — величина, безразмерная и выражается в безразмерных единицах.  [19]

Следовательно, относительная диэлектрическая восприимчивость — величина безразмерная и выражается в безразмерных единицах.  [20]

Поляризуемость и диэлектрическая восприимчивость воздуха и пропорциональны его плотности и флуктуируют одновременно с последней. Как показал Л. И. Мандельштам, на этих непрерывно возникающих и распадающихся оптических иеодно-родностях с размерами, много меньшими Я, происходит рассеяние солнечного света.  [21]

Полный расчет диэлектрической восприимчивости требует знания как сил осцилляторов, так и энергий рассматриваемых электронных состояний.  [22]

Значение коэффициента диэлектрической восприимчивости вообще принимается постоянным, хотя в некоторых случаях приходится считаться с изменением его. Так, например, значение аг для полярных диэлектриков зависит от температуры.  [23]

Поскольку тензоры диэлектрической восприимчивости хо и проницаемости б, описывающие оптические свойства в диэлектрических средах, сохраняются постоянными от домена к домену в ПДС, то и распространение оптической волны не будет зависеть от доменной структуры. Однако приложение постоянного электрического поля к ПДС вследствие электрооптического эффекта создает периодические изменения значения и знака показателя преломления и коэффициента диэлектрической проницаемости.  [24]

Вследствие анизотропии диамагнитной и диэлектрической восприимчивости свободная энергия ансамбля молекул НЖК во внешнем магнитном или электрическом поле имеет минимум при вполне определенной ориентации молекулярных осей ( директора) относительно поля. При положительных значениях Д % и Ае директор стремится установиться вдоль поля, при отрицательных — перпендикулярно ему. Если в исходном состоянии направления поля и директора НЖК не соответствуют условию минимума свободной энергии, при достаточно сильном поле, способном преодолеть силы упругости НЖК, произойдет переориентация директора и установится его новое стационарное распределение.  [25]

Следует записать диэлектрическую восприимчивость также в несколько другой форме, которая часто встречается в физической литературе и очень удобна для дальнейшего описания.  [26]

Коэффициент поляризации или диэлектрическая восприимчивость я определяется свойствами диэлектрика и зависит в общем случае от температуры.  [27]

В системе СИ диэлектрическая восприимчивость х имеет размерность фарад на метр.  [28]

Хэ / — диэлектрические восприимчивости фаз, индексы 1 и 2 относятся к различным фазам.  [30]

Страницы:      1    2    3    4

Абсолютная диэлектрическая восприимчивость — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Абсолютная диэлектрическая восприимчивость

Cтраница 1

Абсолютная диэлектрическая восприимчивость — величина, характеризующая свойство диэлектрика поляризоваться в электрическом поле, скалярная для изотропного вещества, равная отношению модуля поляризованности к модулю напряженности электрического поля, и тензорная для анизотропного вещества.  [1]

Следовательно, абсолютная диэлектрическая восприимчивость выражается в системе СГС в безразмерных единицах.  [2]

Коэффициент % называют абсолютной диэлектрической восприимчивостью вещества. Отношение % г Х / ео называют относительной диэлектрической восприимчивостью или просто диэлектрической восприимчивостью.  [3]

Коэффициент х называют абсолютной диэлектрической восприимчивостью вещества. Отношение % г хАо называют относительной диэлектрической восприимчивостью, или просто диэлектрической восприимчивостью.  [4]

Коэффициент % называют абсолютной диэлектрической восприимчивостью вещества.  [5]

Отсюда следует, что абсолютная диэлектрическая восприимчивость численно равна поляризованности диэлектрика при напряженности поля, равной единице.  [6]

Отметим, что размерность абсолютной диэлектрической восприимчивости совпадает с размерностью абсолютной диэлектрической проницаемости.  [7]

Отметим, что размерность абсолютной диэлектрической восприимчивости совпадает с размерностью абсолютной диэлектрической проницаемости.  [8]

Из соотношений видно, что абсолютная диэлектрическая восприимчивость является тензорной величиной.  [9]

Произведение йе0 / га называется абсолютной диэлектрической восприимчивостью.  [10]

Произведение & эео, Ф / м, называют абсолютной диэлектрической восприимчивостью.  [12]

Коэффициент пропорциональности к называется диэлектрической восприимчивостью, а хэео — абсолютной диэлектрической восприимчивостью. Значит, D ео ( 1 хо) Е8а Е, ео 1 Хэ — относительная диэлектрическая проницаемость диэлектрика; еаеое — абсолютная диэлектрическая проницаемость диэлектрика. Диэлектрик с точки зрения макроскопической электродинамики представляет собой среду, которая характеризуется абсолютной диэлектрической проницаемостью еа в отличие от вакуума, который характеризуется электрической постоянной ео.  [14]

Безразмерный параметр диэлектрика k3 называется ( относительной) диэлектрической восприимчивостью, а произведение 80 k3 — абсолютной диэлектрической восприимчивостью.  [15]

Страницы:      1    2

Сравнение диэлектрических и магнитных свойств

Диэлектрические свойства		Магнитное поведение
Плата q			Нет эквивалента
Электрическое поле E			Магнитное поле H
Электрическое смещение D			(Магнитная) Индукционная B
Постоянная диэлектрической проницаемости вакуума e 0			Константа проницаемости вакуума м 0
Относительная диэлектрическая проницаемость материала e r			Константа относительной проницаемости материала м r
Из уравнений Максвелла			Из уравнений Максвелла
Связь между диэлектрической индукцией D , электрическая поле E , а относительная диэлектрическая проницаемость e r	D = e 0 · E r · E	B = m 0 · М r · H	Связь между магнитным потоком плотность B , магнитный поле H , и относительные (магнитная) проницаемость м r
Состав с электрической поляризацией P в материале вызвано электрическим полем	D = e 0 · E + P	B = m 0 · H + J	Состав с магнитной поляризацией Дж в материале, вызванном магнитным полем
Теоретически обосновано механизмов поляризации		Обосновано теорией механизмов намагничивания
Материальный «закон», описывающий P как ответ материал в поле E и определение диэлектрической восприимчивости с Примечание: исключение: Сегнетоэлектричество	P = e 0 · С · E	Дж = м 0 · C mag · H	Материальный «закон», описывающий J как ответ материала в поле H и определение магнитной восприимчивости c mag Примечание исключение: Ферромагнетизм
Связь между c и e r	c = e r — 1	c mag = м г — 1	Связь между c mag и м r
Определение P как материального дипольный момент м и плотность Н В	P = < м > · Н В	J = < м > · N V	Определение J как свойства материала с точки зрения магнитных моментов м и плотности Н В
		M = Дж / м 0	Определение намагниченности М
		M = c mag · H	Отношения между M и H

Проницаемость, относительная проницаемость и восприимчивость — Arkival Magnetics

Проницаемость — это мера сопротивления материала образованию магнитного поля.Это мера намагниченности, которую материал получает в ответ на приложенное магнитное поле. Магнитная проницаемость обычно обозначается греческой буквой μ . В общем, проницаемость не является постоянной величиной, так как она может меняться в зависимости от положения в среде, частоты приложенного магнитного поля, влажности, температуры и других критериев. В нелинейной среде проницаемость может зависеть от напряженности магнитного поля. Проницаемость как функция частоты также относится к действительным или комплексным значениям.

Тесно связанным свойством материалов является магнитная восприимчивость, которая представляет собой безразмерный коэффициент пропорциональности, который указывает степень намагничивания материала в ответ на приложенное магнитное поле.

О единицах проницаемости

В единицах СИ проницаемость измеряется в генри на метр (Гн / м) или, что эквивалентно, в ньютонах на квадратный ампер (N⋅A ⁻² ). Константа проницаемости μ ₀ , также известная как магнитная постоянная или проницаемость свободного пространства, является мерой величины сопротивления, возникающего при формировании магнитного поля в классическом вакууме.

До 20 мая 2019 года магнитная постоянная имела точное (определенное) значение ^{μ ₀ = 4π × 10 −7 Гн / м ≈ 12,57 × 10 −7 Гн / м.}

20 мая 2019 г. вступила в силу новая редакция системы СИ, в результате которой проницаемость вакуума перестала быть постоянной, а стала величиной, которую необходимо определить экспериментально; ^{4π × 1.00000000082 (20) × 10 −7 H⋅m −1 — это недавно измеренное значение в новой системе. Он пропорционален безразмерной постоянной тонкой структуры и не имеет других зависимостей.}

В 2019 году основные единицы СИ были пересмотрены в соответствии с Международной системой величин, вступившей в силу в 144-ю годовщину Метрической конвенции, 20 мая 2019 года. В новом определении четыре из семи основных единиц СИ — килограмм, ампер, кельвин и моль — были переопределены путем установки точных числовых значений для постоянной Планка, элементарного электрического заряда, постоянной Больцмана и постоянной Авогадро, соответственно.

В электромагнетизме вспомогательное магнитное поле H представляет, как магнитное поле B влияет на организацию магнитных диполей в данной среде, включая миграцию диполей и переориентацию магнитных диполей.Его отношение к проницаемости составляет

, где проницаемость µ является скаляром, если среда изотропна, или тензором второго ранга для анизотропной среды.

Относительная проницаемость и магнитная восприимчивость

Относительная проницаемость, обозначаемая символом, представляет собой отношение проницаемости конкретной среды к проницаемости свободного пространства мкм ₀ :

4π × 10 ⁻⁷ N⋅A ⁻² — магнитная проницаемость свободного пространства.

Что касается относительной проницаемости, магнитная восприимчивость составляет

Число χ _м является безразмерной величиной, иногда называемой объемной или объемной восприимчивостью , чтобы отличить ее от χ _p (магнитная масса или специфическая восприимчивость ) и χ _M ( молярная или молярная масса восприимчивости).

Диэлектрическая проницаемость — обзор

Диэлектрическая проницаемость отражает полярность жидкости и имеет первостепенное значение для оценки свойств воды как растворителя.Обычно диэлектрическую проницаемость можно определить как отношение абсолютной диэлектрической проницаемости вещества к абсолютной диэлектрической проницаемости свободного пространства. В условиях окружающей среды диэлектрическая проницаемость жидкой воды составляет около 78,4 (Fernandez et al., 1995, 1997). В этом состоянии жидкая вода плохо смешивается с углеводородами и газами. Напротив, жидкая вода является хорошим растворителем для полярных материалов из-за ее высокой диэлектрической проницаемости (Meyer et al., 1992; Wagner and Kretzschmar 2008). С повышением давления и температуры диэлектрическая проницаемость жидкой воды существенно уменьшается.Вода имеет гораздо более низкую диэлектрическую проницаемость в докритических условиях по сравнению с водой в условиях окружающей среды. Это приводит к тому, что субкритическая вода становится удобным растворителем для гидрофобных органических соединений (Carr et al., 2011). На рис. 3.3 показана диэлектрическая проницаемость воды как функция температуры при постоянном давлении (Akizuki et al., 2014). Как показано на этом рисунке, диэлектрическая проницаемость воды резко уменьшается с повышением температуры воды. Диэлектрическая проницаемость воды при температурах 280 и 300 ° C и давлении 25 МПа аналогична этанолу и ацетону (Kritzer, Dinjus, 2001).Что касается разжижения биомассы, не слишком низкая диэлектрическая проницаемость воды может способствовать ионным реакциям, в результате чего субкритическая вода является благоприятной реакционной средой для реакций синтеза, а также реакций разложения (Kruse and Dinjus, 2007). В сверхкритической области диэлектрическая проницаемость снижается до очень низкого уровня, превращаясь в неполярный растворитель, способствующий реакциям свободных радикалов. Следовательно, сверхкритическая вода становится плохим растворителем для ионных и высокополярных материалов при низких плотностях.Соответственно, он становится полностью смешиваемым со многими органическими соединениями и большинством газов (Rebert and Kay, 1959; Connolly, 1966; Gao et al., 1994). Вода в сверхкритическом состоянии ведет себя как многие органические растворители, которые могут полностью растворять органические соединения, образуя единую жидкую фазу. Эта полная смешиваемость делает воду в сверхкритическом состоянии отличной средой для гомогенных реакций органических соединений. Кроме того, однофазная сверхкритическая вода также приводит к быстрой и полной реакции органических соединений (Kritzer, Dinjus, 2001; Barner et al., 1992; Глойна и др., 1994; Глойна и Ли, 1993; Hodes et al., 2004).

Рисунок 3.3. Диэлектрическая проницаемость чистой воды как функция температуры.

Диэлектрическая проницаемость — Электромагнитная геофизика

Диэлектрическая проницаемость — это диагностическое физическое свойство, которое характеризует степень электрической поляризации материала под действием внешнего электрического поля. Диэлектрическая проницаемость является основным диагностическим физическим свойством георадара.

Учредительное отношение

Диэлектрическая проницаемость (\ (\ varepsilon \)) определяется как отношение между электрическим полем (\ (\ vec E \)) внутри материала и соответствующим электрическим смещением (\ (\ vec D \)):

\ [\ vec D = \ varepsilon \ vec E \]

Под воздействием электрического поля ограниченные электрические заряды противоположного знака будут пытаться отделиться друг от друга. Например, электронные облака атомов будут смещаться по положению относительно их ядер.{-12} \) F / m) определяет отношение между \ (\ vec D \) и \ (\ vec E \), если материал неполяризуемый. Следовательно, диэлектрическая проницаемость и электрическое смещение определяют, насколько сильно материал становится электрически поляризованным под действием электрического поля.

Относительная диэлектрическая проницаемость

Диэлектрические свойства материалов обычно выражаются с помощью относительной диэлектрической проницаемости (\ (\ varepsilon_r \)). Относительная диэлектрическая проницаемость определяет диэлектрические свойства материала относительно диэлектрической проницаемости свободного пространства:

\ [\ varepsilon_r = \ frac {\ varepsilon} {\ varepsilon_0} \]

Относительная диэлектрическая проницаемость положительна и равна \ (\ geq 1 \).Типичный диапазон значений для горных пород и других важных материалов можно найти здесь.

Диэлектрическая восприимчивость

Электрическая поляризация в материале может быть определена в терминах электрического поля следующим образом:

\ [\ vec P = (\ varepsilon — \ varepsilon_0) \ vec E = \ chi_e \ varepsilon_0 \ vec E \]

где \ (\ chi_e \) известна как электрическая восприимчивость. Обратите внимание, что поляризация всегда параллельна электрическому полю. Не следует путать электрическую восприимчивость с магнитной восприимчивостью, поскольку они описывают разные физические процессы.

Значение для геофизики

Диэлектрическая проницаемость является основным диагностическим физическим свойством георадара (GPR). Диэлектрическая проницаемость влияет на затухание, длину волны и скорость радиоволновых сигналов при их распространении через Землю. Он также определяет отражение и преломление радиоволновых сигналов на границах раздела. Влияние диэлектрической проницаемости Земли на электромагнитные системы существенно только для достаточно высоких рабочих частот.В результате при использовании большинства электромагнитных систем диэлектрической проницаемостью обычно пренебрегают. К ним относятся: ЭМ во временной области (TDEM), ЭМ в частотной области (FDEM), удельное сопротивление постоянному току (DCR), наведенная поляризация (IP) и ЭМ естественного источника (MT и ZTEM).

Разница между диэлектрической проницаемостью и проницаемостью (со сравнительной таблицей)

Одно из основных различий между диэлектрической проницаемостью и проницаемостью состоит в том, что диэлектрическая проницаемость измеряет препятствие , которое генерирует материалом при формировании электрического поля .Принимая во внимание, что проницаемость измеряет способность материала с по позволяет магнитным силовым линиям проходить через него. Другие различия между диэлектрической проницаемостью и магнитной проницаемостью поясняются ниже в сравнительной таблице.

Диэлектрическая проницаемость материалов зависит от их свойства поляризации, а проницаемость зависит от магнетизма.

Содержание: проницаемость против проницаемости

1. Сравнительная таблица
2. Определение
3. Ключевые отличия
4. Заключение

Сравнительная таблица

Основа для сравнения	Проницаемость	Проницаемость
Определение	Диэлектрическая проницаемость измеряет сопротивление материала при образовании электрического поля.	Проницаемость измеряет способность материала пропускать магнитные силовые линии через него.
Символ	ε	μ
Формула	Отношение напряженности поля смещения к напряженности электрического поля.	Соотношение плотности магнитного поля и напряженности магнитного поля.
Единица СИ	Фарад / метр	Генри / метр
Физическая основа	Поляризация	Намагниченность
Свободное пространство	Диэлектрическая проницаемость свободного пространства 8.85 Ф / м.	Проницаемость свободного пространства 1,26 Гн / м.
Поле	Электрическое поле	Магнитное поле
Используется в	Конденсатор	Индуктор и сердечник трансформатора

Определение диэлектрической проницаемости

Диэлектрическая проницаемость — это свойство материала, которое измеряет сопротивление, создаваемое материалом при развитии электрического поля. Это объясняется отношением электрического смещения к напряженности электрического поля.

Символ ε обозначает диэлектрическую проницаемость материала. Единица диэлектрической проницаемости в системе СИ — фарад на метр. Вакуум имеет минимально возможную диэлектрическую проницаемость, которая составляет приблизительно 8,85 · 10 ^-12 Фарадея / метр. Диэлектрическая проницаемость измеряет количество зарядов, необходимых для генерации одной единицы электрического потока в конкретной среде.

Определение проницаемости

Проницаемость — это свойство материала, которое поддерживает формирование магнитного поля.Температура, напряженность поля, частота поля и влажность влияют на проницаемость материала. Он представлен как μ.

Проницаемость материала прямо пропорциональна проводимости магнитных силовых линий. Он определяется как отношение плотности потока к напряженности поля материала. Проницаемость свободного пространства известна как постоянная проницаемости. Он представлен как μ ₀ и приблизительно равен 4Π X 10 ^-7 Генри / метр.

Ключевые различия между диэлектрической проницаемостью и проницаемостью

Ниже приведены различия между диэлектрической проницаемостью и магнитной проницаемостью.

1. Диэлектрическая проницаемость измеряет препятствия, создаваемые материалом при формировании электрического поля, тогда как проницаемость — это способность материала пропускать магнитные линии через него.
2. Диэлектрическая проницаемость обозначается ε, тогда как μ обозначает проницаемость.
3. Единица диэлектрической проницаемости в системе СИ — Фарадей / метр, а диэлектрической проницаемости — Генри / метр.
4. Диэлектрическая проницаемость обусловлена ​​поляризацией, а проницаемость — намагниченностью.
5. Свободное пространство диэлектрической проницаемости составляет 8,85 Ф / м, а проницаемость — 1,26 Гн / м.
6. Диэлектрическая проницаемость развивает электрическое поле, а проницаемость развивает магнитное поле.
7. Высокая диэлектрическая проницаемость возникает в конденсаторе, тогда как высокая проницаемость развивается в катушке индуктивности и сердечниках трансформатора.

Заключение

Диэлектрическая проницаемость и магнитная проницаемость являются понятиями электромагнитной теории.Диэлектрическая проницаемость связана с образованием электрического поля, а проницаемость — с магнитным полем.

Разница между диэлектрической проницаемостью и проницаемостью

31 марта 2013 г. Автор: Admin

Проницаемость и проницаемость

Проницаемость и проницаемость — две концепции, найденные в теории электромагнетизма, разработанной Джеймсом Кларком Максвеллом. Это эквивалентные концепции, в которых диэлектрическая проницаемость используется в электрических полях, а магнитная проницаемость — в магнитных полях.

Диэлектрическая проницаемость (ε)

Диэлектрическая проницаемость — это мера сопротивления при формировании электрического поля через среду. Он определяется как отношение между электрическим смещением ( D ) в среде и напряженностью создаваемого электрического поля ( E ). Это важный электрический параметр материалов, особенно в случае изоляторов.

ε = D / E

Проницаемость измеряется в фарадах на метр (Fm ^-1 ) в международной системе единиц.

Диэлектрическая проницаемость среды описывает количество потока, генерируемого на единицу заряда в среде. Высокая диэлектрическая проницаемость указывает на высокую степень поляризации в среде и больший электрический поток для создания противоположного электрического поля. Следовательно, чистая напряженность поля внутри диэлектрической среды мала, если диэлектрическая проницаемость высока.

Диэлектрическая проницаемость в вакууме является постоянной величиной и представляет собой минимально возможную диэлектрическую проницаемость. Диэлектрическая проницаемость вакуума обозначается ε ₀ и имеет значение 8.854 × 10 ^-54 Fm ^-1 . Иногда удобно давать диэлектрическую проницаемость диэлектрической среды как кратную диэлектрической проницаемости вакуума, что позволяет легко математически использовать и сравнивать диэлектрическую проницаемость различных сред. Относительная диэлектрическая проницаемость — это отношение между абсолютной диэлектрической проницаемостью и диэлектрической проницаемостью вакуума. Абсолютная диэлектрическая проницаемость (ε) — это реальная диэлектрическая проницаемость среды.

ε _r = ε / ε ₀ и, следовательно, ε = ε _r ε ₀

Относительная диэлектрическая проницаемость не имеет единиц и всегда больше 1.

Диэлектрическая проницаемость тесно связана с восприимчивостью среды, которая является мерой легкости поляризации диполей в среде. Если восприимчивость среды равна χ,

ε = ε _r ε ₀ = (1 + χ) ε ₀ и, следовательно, (1 + χ) = ε _r

Проницаемость (µ)

Проницаемость — это мера способности материала образовывать внутри себя магнитные поля.Он определяется как соотношение между плотностью магнитного поля ( B) в среде и силой внешнего магнитного поля ( H ). Это важное свойство при рассмотрении магнитных свойств материала.

µ = B / H

Единица проницаемости в системе СИ — Генри на метр (Hm ^-1 ). Проницаемость — это скалярная величина.

Проницаемость также можно описать как индуктивность на единицу длины. Он описывает величину магнитного потока, создаваемого в среде при приложении внешних магнитных полей.Если созданный поток поддерживает внешнее поле, он известен как парамагнетизм . Если поток противодействует внешнему полю, то это называется диамагнетизмом .

Проницаемость в свободном пространстве (вакууме) — это минимально возможная проницаемость, и ее значения составляют 1,2566 × 10 ^-6 Hm ^-1 или NA ^-2 . Аналогично диэлектрической проницаемости удобно определять относительную проницаемость. Выражение для относительной проницаемости выглядит следующим образом:

µ _r = µ / µ ₀

Магнитная восприимчивость — это мера намагниченности материала в дополнение к намагниченности пространства, занимаемого материалом, и обозначается как χ _м и является безразмерной величиной.

µ = µ _r µ ₀ = (1 + χ _m ) µ ₀ и, следовательно, (1 + χ _m ) = µ _r

В чем разница между диэлектрической проницаемостью и проницаемостью?

• Диэлектрическая проницаемость и магнитная проницаемость — два понятия, используемые в теории электромагнетизма. Проницаемость касается электрических полей, а проницаемость — магнитных полей. Это аналогичные свойства в электромагнитных полях.

• Диэлектрическая проницаемость определяется как отношение напряженности поля смещения к напряженности электрического поля, тогда как проницаемость определяется как отношение между плотностью магнитного поля и силой магнитного поля.

• Диэлектрическая проницаемость учитывает эффект поляризации внутри материала, а проницаемость учитывает намагниченность материала.

• Проницаемость измеряется в Генри на метр Hm ^-1 , а диэлектрическая проницаемость измеряется в Фарадах на метр Fm ^-1 .

В чем разница? — Diffzi

Диэлектрическая проницаемость и проницаемость — два широко используемых термина в физике. Диэлектрическая проницаемость — это особое свойство, которое позволяет элементу удерживать энергию в электрическом поле, а также энергию разряда. Это свойство позволяет элементу буферизовать любой вид преобразования внутри используемого электрического поля. Чем больше диэлектрическая проницаемость среды, тем большая энергия просто ассимилируется средой, что приводит к большему затуханию в используемом электрическом поле.в то время как проницаемость выделяется как свойство, которое позволяет элементу удерживать энергию, а также энергию разряда из магнитного поля. Это особое свойство позволяет веществу противостоять любому виду чередования электрического тока, создаваемого приложенным электрическим полем. Чем выше проницаемость среды, тем больше среда будет сопротивляться любым изменениям электрического тока.

Реклама — продолжить чтение ниже

Содержание: Разница между диэлектрической проницаемостью и проницаемостью

Что такое диэлектрическая проницаемость?

С точки зрения электромагнетизма диэлектрическая проницаемость выделяется как способ измерения уровня сопротивления, которое возникает при возникновении электрического поля внутри среды.Другими словами, диэлектрическую проницаемость можно описать как вычисление, связанное с тем, как именно электрическое поле влияет на какую-то диэлектрическую среду и на что на нее оказывает влияние. Диэлектрическая проницаемость, связанная со средой, точно определяет, сколько электрического поля (а точнее, потока) «генерируется» каждым единичным зарядом в этой среде. Внутри среды, имеющей пониженную диэлектрическую проницаемость (на каждую единицу заряда) из-за поляризационных влияний, доступен гораздо больший электрический поток.Диэлектрическая проницаемость пропорциональна электрической уязвимости, то есть способ точно измерить, насколько удобно диэлектрик поляризуется в ответ на электрическое поле. Следовательно, диэлектрическая проницаемость относится к некоторой способности материала противостоять электрическому полю. В единицах СИ диэлектрическая проницаемость измеряется в фарадах на метр, тогда как электрическая восприимчивость безразмерна. Они связаны друг с другом. Диэлектрическая проницаемость может быть разных типов в зависимости от случаев, когда рассматривается электрическое поле.Диэлектрическая проницаемость вакуума, ее также называют диэлектрической проницаемостью свободного пространства. он имеет фиксированное значение. Затем есть относительная диэлектрическая проницаемость, относительная диэлектрическая проницаемость измеряется путем сравнения с диэлектрической проницаемостью свободного пространства. затем есть комплексная диэлектрическая проницаемость и тензорная диэлектрическая проницаемость.

Что такое проницаемость?

В электромагнетизме проницаемость выделяется как способ измерения способности материала способствовать развитию магнитного поля внутри него. Следовательно, это будет уровень намагничивания, который ваш конкретный материал приобретает в результате используемого магнитного поля.Магнитная проницаемость обычно обозначается греческой буквой µ. Обратной величиной, связанной с магнитной проницаемостью, на самом деле является магнитное сопротивление. В единицах СИ проницаемость фактически оценивается в генри на метр (Гн / м или Г · м-1) или даже в Ньютонах на квадратный ампер (Н · А-2). Константа проницаемости (µ0), также называемая магнитной постоянной или даже проницаемостью свободного пространства, может быть описана как способ измерения величины уровня сопротивления, испытываемого при создании магнитного поля внутри традиционного вакуума.Тесно связанным свойством, связанным с материалами, является просто магнитная восприимчивость, то есть безразмерный компонент пропорциональности, который означает качество намагничивания, связанное с материалом в результате используемого магнитного поля.

Реклама — продолжить чтение ниже

Ключевые различия между диэлектрической проницаемостью и проницаемостью

1. Физическая основа диэлектрической проницаемости — поляризация, тогда как физическая основа проницаемости — намагниченность
2. Проницаемость обозначается ε, тогда как проницаемость обозначается μ
3. Проницаемость измеряется в фарадах на метр, тогда как проницаемость измеряется в генри на метр
4. Диэлектрическая проницаемость связана с электрическими полями, тогда как диэлектрическая проницаемость связана с магнитными полями

Пояснение к видео

Реклама — продолжить чтение ниже

.