誘電率とは何ですか

私たちの周囲のあらゆる物質や物体は、特定の電気的特性を持っています。これは、分子および原子の構造、つまり相互に結合または自由な状態で荷電粒子が存在するためです。

外部電場が物質に作用しない場合、これらの粒子は互いにバランスをとり、全体積中に追加の電場を生成しないように分散されます。分子や原子の内部に電気エネルギーが外部から印加されると、電荷の再分布が発生し、外部電場に向かう内部電場が生成されます。

適用される外部磁場のベクトルを«E0»、内部磁場のベクトルを«E '»とすると、全磁場«E»はこれら2つの量のエネルギーの合計になります。

電気では、物質を次のように分類するのが通例です。

• ワイヤー;

• 誘電体。

多くの物体が異なる特性や組み合わせた特性を持っているため、この分類はかなり恣意的ではありますが、長い間存在していました。

導体

無料料金の通信事業者が車掌として使用されます。ほとんどの場合、金属はその構造内に常に自由電子が存在し、物質の体積全体を移動することができ、同時に熱プロセスに関与するため、導体として機能します。

導体が外部電場の作用から隔離されると、その導体にはイオン格子と自由電子から正電荷と負電荷のバランスが生成されます。この均衡は次の場合にすぐに崩れます。 電界内の導体 — 荷電粒子の再分布が始まり、正と負の値を持つ不均衡な電荷が外表面に現れるエネルギーによるものです。

この現象は通常、静電誘導と呼ばれます。金属の表面に帯電する電荷は、誘導電荷と呼ばれます。

導体内に形成された誘導電荷は自己磁場 E ' を形成し、導体内部の外部 E0 の影響を補償します。したがって、合計の静電界の値は補正され、0 に等しくなります。この場合、内側と外側のすべての点の電位は同じになります。

得られた結論は、外部場が接続されていても、導体の内部には電位差も静電場も存在しないことを示しています。この事実は、シールド、つまり人や誘導電界に敏感な電気機器、特に精密測定機器やマイクロプロセッサ技術を静電気から保護する方法の応用に利用されます。

帽子を含む、導電性の糸を使用した生地で作られたシールド付きの衣類や履物は、高電圧機器によって生成される電圧が上昇した状況で作業する作業員を保護するために使用されます。

誘電体

絶縁性を持つ物質の名前です。これらには相互接続料金のみが含まれており、景品は含まれていません。それらはすべて、中性原子に結合された正の粒子と負の粒子を持ち、動きの自由を奪われています。それらは誘電体内に分布しており、印加された外部磁場 E0 の作用下では移動しません。

しかし、そのエネルギーは依然として物質の構造に特定の変化を引き起こします。原子や分子の内部では、正と負の粒子の比率が変化し、物質の表面には過剰でアンバランスな結合電荷が現れ、内部電場が形成されます。えっ。外側から加えられる張力に対抗する方向に向けられます。

この現象は誘電分極と呼ばれます。これは、外部エネルギー E0 の作用によって形成されるが、内部エネルギー E ' の反対によって弱まる電場 E が物質の内部に現れるという事実によって特徴付けられます。

偏光の種類

誘電体内では 2 つのタイプがあります。

1. 方向性。

2.電子。

最初のタイプには、双極子分極という追加名があります。これは、負と正の電荷の中心がずれた誘電体に固有のものであり、微視的な双極子の分子、つまり 2 つの電荷の中性セットを形成します。これは水、二酸化窒素、硫化水素の特徴です。

外部電場の作用がなければ、そのような物質の分子双極子は動作温度でのプロセスの影響下で無秩序に配向します。同時に、内部ボリュームのどの点にも、誘電体の外面にも電荷はありません。

この図は、外部から印加されたエネルギーの影響下で変化し、双極子がその方向をわずかに変え、補償されていない巨視的な束縛電荷の領域が表面に現れ、印加された E0 とは反対の方向の場 E' を形成します。

このような分極では、温度がプロセスに大きな影響を及ぼし、熱運動を引き起こし、方向感覚を失わせる要因が生じます。

電子分極、弾性機構

それは、非極性誘電体、つまり双極子モーメントを持たない分子を備えた異なるタイプの材料で現れ、外部場の影響下で正電荷が E0 ベクトルの方向を向くように変形します。マイナス電荷は反対方向に向きます。

その結果、各分子は、印加された場の軸に沿って配向された電気双極子として機能します。このようにして、外側表面に反対方向のフィールド E ' を作成します。

このような物質では、外部場の作用による分子の変形、したがって分極は温度の影響下での分子の動きに依存しません。無極性誘電体の例としてメタン CH4 を挙げることができます。

2 種類の誘電体の内部磁場の数値は、最初は外部磁場の増加に正比例して大きさが変化し、次に飽和に達すると非線形効果が現れます。これらは、すべての分子双極子が極性誘電体の力線に沿って配列した場合、または外部から加えられた大きなエネルギーによる原子や分子の強い変形により、非極性物質の構造に変化が生じた場合に発生します。

実際には、そのようなケースはまれです。通常、断熱材の故障または破損が早期に発生します。

誘電率

絶縁材料の中でも、電気的特性や誘電率などの指標が重要な役割を果たします。これは、次の 2 つの異なる特性によって測定できます。

1. 絶対値。

2. 相対値。

絶対誘電率物質 εa という用語は、クーロンの法則の数学的表記を指すときに使用されます。これは、係数 εα の形式で、誘導 D と強度 E のベクトルを接続します。

フランスの物理学者シャルル・ド・クーロンが、独自のねじりバランスを使用して、小さな帯電物体間の電気力と磁力の法則を研究したことを思い出してください。

媒体の相対透磁率の測定は、物質の絶縁特性を特徴付けるために使用されます。真空中と作業環境という 2 つの異なる条件下での 2 つの点電荷間の相互作用力の比を推定します。この場合、真空指数は 1 (εv = 1) とみなされますが、実際の物質では真空指数は常に大きくなり、εr> 1 となります。

εr という数式は、誘電体の分極の影響によって説明される無次元量として示され、誘電体の特性を評価するために使用されます。

各媒体の誘電率値（室温）

物質ε 物質ε セグネット塩 6000 ダイヤモンド 5.7 ルチル（光軸上） 170 水 81 ポリエチレン 2.3 エタノール 26.8 シリコン 12.0 マイカ 6 ガラスビーカー 5-16 二酸化炭素 1.00099 NaCl 5.26 水蒸気 1.0126 ベンゼン 2.322 空気（760 mmHg） １． 00057