Заттың диэлектрик өтімділігі: Белгіленуі мен маңыздылығы
Электр және электронды құрылғыларда, физика мен инженерияда диэлектрик өтімділігі маңызды рөл атқарады. Бұл көрсеткіш электр өрісінде заттың өзін қалай ұстайтынын сипаттайды.
Диэлектрик өтімділігі деген не?
Диэлектрик өтімділігі (ε, грек әрпі «эпсилон» арқылы белгіленеді) — заттың электр өрісіндегі поляризация деңгейін көрсететін физикалық шама. Ол вакуумдағы электр өрісімен салыстырғанда белгілі бір материалдағы электр өрісінің өзгерісін сипаттайды.
Негізгі анықтамасы мен формуласı
Диэлектрик өтімділігі (ε) төмендегідей анықталады:
ε = C / C_0
Мұндағы:
- C – заттың арасында орналасқан конденсатордың сыйымдылығы;
- C_0 – вакуумда орналасқан дәл сондай конденсатордың сыйымдылығы.
Бұл формула арқылы заттың электрлік қасиеттерін сандық түрде сипаттауға болады.
Диэлектрик өтімділігінің маңыздылығы
1. Электронды құрылғыларда:
- Диэлектрик материалдары конденсаторларда кеңінен қолданылады.
- Микросхемалар мен оқшаулағыштарда жоғары диэлектрик өтімділігі қажет.
2. Электр өткізгіштігіне әсері:
- Өтімділік төмен болса, зат жақсы диэлектрик саналады.
- Өтімділігі жоғары материалдар электр зарядтарын сақтауға бейім.
3. Телекоммуникация мен радиотехника:
- Радиотолқындардың таралуына әсер етеді.
- Оптикалық талшықтарда ақпаратты тиімді жеткізу үшін қолданылады.
Қалай белгіленеді және өлшенеді?
Заттың диэлектрик өтімділігі зертханалық тәжірибелер арқылы анықталады. Арнайы конденсаторлар арқылы материалдың электрлік қасиеттері зерттеледі. Өлшеу әдістеріне мыналар жатады:
- Коаксиалды желілік әдіс
- Радиожиілік резонанс әдісі
- Микротолқынды өлшеу әдісі
Бұл әдістердің әрқайсысы белгілі бір жиіліктегі электр өрісінің әсерін өлшеуге мүмкіндік береді.
Әртүрлі материалдардың диэлектрик өтімділігі
Заттардың диэлектрик өтімділігі бір-бірінен айтарлықтай өзгеше болуы мүмкін:
| Материал | Диэлектрик өтімділігі (ε) |
|---|---|
| Вакуум | 1.0 |
| Ауа | 1.0006 |
| Су | 80.1 |
| Слюда | 5 – 7 |
| Пластмасса | 2 – 4 |
| Шыны | 4 – 10 |
| Кремний | 11.7 |
| Германий | 16.0 |
Бұл мәндер материалдың оқшаулағыштық қасиеттерін бағалауға көмектеседі.
Диэлектрик өтімділігіне әсер ететін факторлар
1. Температура: Жоғары температурада молекулалардың қозғалысы күшейіп, диэлектрик өтімділігі өзгеруі мүмкін. 2. Жиілік: Электр өрісінің жиілігі артқан сайын өтімділік өзгеруі мүмкін. 3. Құрылым: Аморфты және кристалды құрылымдар диэлектрик өтімділігіне әртүрлі әсер етеді.
