Dielektrikute käitumine elektriväljades on jätkuvalt uurimisala, mis on paelunud mõnda uudishimulikku meelt, sealhulgas füüsikuid, elektrotehnikuid, materjaliteadlasi ja viimasel ajal ka biolooge. Kuid mis on dielektriline? Dielektrik on isoleermaterjal, mille elektrijuht on halb, kuid millel on võime säilitada elektrilaengut. Need on juhtidele täpselt vastupidised, seetõttu nimetatakse neid sageli isolaatoriteks. Dielektrikute käitumine elektriväljades on põhimõtteliselt ühendav lähenemisviis, mis põhineb füüsika ja inseneri põhimõtetel. Dielektrikute mõistmiseks on vaja palju laiemat lähenemisviisi. Peamised huvipakkuvad elektrilised omadused on siin dielektriline konstant ja dielektriline tugevus.

Isoleermaterjali dielektriline tugevus on selle võime toimida isolaatorina. Nagu nimest järeldada võib, on dielektriline tugevus maksimaalne pinge, mida materjal talub ideaalsetes tingimustes, milleni selles materjalis elektriline purunemine ei toimu. Isolatsioonimaterjali dielektriline konstant on seevastu isolaatori võime hoida elektrienergiat. Paljudes rakendustes on kondensaatoritena vaja kasutada isoleermaterjale. Selliseid rakendusi teenivad kõige paremini plastmaterjalid, millel on kõrge dielektriline konstant. Kuid jääb küsimus, kas dielektriline konstant on sama asi kui dielektriline tugevus? See artikkel selgitab peamisi erinevusi kahe koguse vahel.

Mis on dielektriline konstant?

Teise võimalusena viidatakse suhtelisele lubatavusele, kui isoleermaterjali dielektriline konstant on suurus, mis mõõdab materjali võimet salvestada elektrienergiat elektriväljas. Dielektriline konstant on dielektrilise materjali suhteline lubavus. Dielektrilise keskkonna lubatavuse määratlemiseks peetakse võrdluskeskkonnaks vaakumit või vaba ruumi. Niisiis, vaakumi suhteline lubatavus enda suhtes on ühtsus. Dielektriline konstant on määratletud kui dielektrilises keskkonnas oleva elektrivoolu tiheduse ja vaakumis sama elektrivälja tugevuse korral samades tingimustes tekkiva elektrivoo tiheduse suhe. Teisisõnu on dielektriline konstant nende vahel asetatud isolaatoriga kondensaatori mahtuvuse suhe nende vahel asetsevate vaakumiga samade plaatide mahtuvusse. Lihtsamalt öeldes on dielektriline konstant isoleermaterjali võime hoida elektrienergiat.

Mis on dielektriline tugevus?

Füüsikas on isoleermaterjali dielektriline tugevus selle võime toimida isolaatorina kaotamata selle isoleerivaid omadusi. See on isolaatori elektrilise tugevuse mõõt, mida väljendatakse voltides paksuseühiku kohta (V / mil). Dielektriline tugevus on määratletud kui maksimaalne pinge, mida saab soojustusmaterjalile rakendada enne selle purunemist või isoleerivate omaduste kaotamist. Dielektriline tugevus on elektrivälja maksimaalne intensiivsus, mida materjal suudab säilitada ilma lagunemata. Kõik isolaatorid võimaldavad väikesel hulgal voolu lekkida läbi enda või enda ümber, kuid ainult täiuslik isolaator, kui see on olemas, võib olla väikestest voolulekketest täiesti vaba. See on isoleermaterjali põhiomadus. Mida suurem on dielektriline tugevus, seda parem on isolaatori kvaliteet.

Dielektrilise konstandi ja dielektrilise tugevuse erinevus

  1. Dielektrilise konstandi ja dielektrilise tugevuse määratlus

- Isolatsioonimaterjali dielektriline tugevus on selle võime toimida isolaatorina. Nagu nimest järeldada võib, on dielektriline tugevus maksimaalne pinge, mida materjal talub ideaalsetes tingimustes, milleni selles materjalis elektriline purunemine ei toimu. Dielektriline tugevus on määratletud kui maksimaalne pinge, mida saab soojustusmaterjalile rakendada enne selle purunemist või isoleerivate omaduste kaotamist. Dielektriline konstant, mida nimetatakse ka materjali suhteliseks lubatavuseks, on isoleermaterjali võime hoida elektrienergiat.

  1. Mõõda

- Dielektriline konstant on dielektrilise materjali suhteline lubavus, mis on määratletud kui kogus, mis mõõdab materjali võimet hoida elektrienergiat elektriväljas. See viitab ideaalsetes tingimustes asuva elektrivälja ja mis tahes keskkonnas toodetava elektrivälja suhtele. Dielektriline tugevus on seevastu isolaatori elektrilise tugevuse mõõt, mida väljendatakse voltides paksuseühiku kohta (V / mil). Mida suurem on dielektriline tugevus, seda parem on isoleermaterjali kvaliteet. Vaakumi suhteline lubatavus enda suhtes on ühtsus.

  1. Ühik

- Materjali dielektriline konstant on selle materjali lubatavuse ja vaba ruumi või vaakumi lubatavuse suhe. Kuna dielektriline konstant on suhteline, pole sellel ühikuid ega mõõtmeid. Materjali dielektrilist konstanti tähistatakse lihtsalt arvudega. Seda nimetatakse sageli suhteliseks lubatavuseks ja SI lubatavuse ühik on Farad meetri kohta (F / m). Dielektriline tugevus on isolaatorina kasutatava materjali elektrilise tugevuse mõõt ja seda väljendatakse voltides paksuseühiku kohta. Dielektrilise tugevuse SI ühik on volti meetri kohta (V / m). USA tavapärastes ühikutes väljendatakse dielektrilist tugevust voltides miljoni kohta, kus mil on 1/1000 tolli.

Dielektriline konstant vs dielektriline tugevus: võrdlusdiagramm

Dielektriliste konstantsete salmide dielektrilise tugevuse kokkuvõte

Dielektriline konstant on isoleermaterjali võime salvestada elektrienergiat elektriväljas. Dielektriline konstant, mida nimetatakse ka materjali suhteliseks lubatavuseks, on materjali võime kontsentreerida voolu elektrostaatilisi jooni. Kuna dielektriline konstant on suhteline, pole sellel ühikuid ega mõõtmeid. Seda tähistatakse lihtsalt numbritega. Dielektriline tugevus on maksimaalne pinge, mida saab soojustusmaterjalile rakendada enne selle purunemist või isoleerivate omaduste kaotamist. Dielektrilise tugevuse SI ühik on volti meetri kohta (V / m).

Viited

  • Piltkrediit: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Dielectric-constant.jpg
  • Kujutise krediit: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Application_guide-film-capacitors-3.png
  • Kutz, Myer. Materjalide valiku käsiraamat. Hoboken, New Jersey: John Wiley & Sons, 2002. Trükk
  • Raju, Gorur G. Elektriväljade dielektrikud. Boca Raton, Florida: CRC Press, 2003. Trükk