Dielektromos állandó

A Wikipédiából, a szabad enciklopédiából

A dielektromos állandó a szigetelő anyagok jellemzője.

A dielektromos állandó egy másik elnevezése a relatív permittivitás. Használatos még a relatív dielektromos állandó és a statikus dielektromos állandó elnevezés is.

Ha egy térben elektromos töltések halmozódnak fel, a pozitív és negatív töltések között elektromos térerősség jön létre, melynek nagysága függ a töltéseket körülvevő, a teret kitöltő anyagtól. A tér anyaggal való kitöltése után a térerősség megváltozik.

A dielektromos állandó mértéke megmutatja, hogy egy anyagra ható feszültség hatására tárolt elektromos energia milyen méretékben változik a vákuumhoz képest. Más megfogalmazásban: a dielektromos állandó egy kondenzátor kapacitásának aránya ahhoz képest, hogy ha ugyanez a kondenzátor lemezei között vákuum lenne, azaz a relatív dielektromos állandó azt mutatja meg, hányszorosára nő egy kondenzátor kapacitása, ha a fegyverzetei közötti teret vákuum helyett a vizsgált dielektrikummal töltjük ki.

A dielektromos állandó hőmérséklet-, frekvencia-, és nyomásfüggő. Egy anyag dielektromos állandójának kondenzátoroknál van szerepe, mert ez határozza meg, hogy az anyag mekkora kapacitásnövekedést okoz a levegőhöz képest, melyet egységként tekintenek. Vannak anyagok, melyek dielektromos állandója változik a frekvenciával, növekvő frekvenciánál pl. csökken. Például: epoxi műgyanta 3,7-3,4, papír 3,3-2,8, polietilén 2-1.8, porcelán 5,4-5,0.

A kondenzátor kapacitása[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A két egymással szemben elhelyezett fémlemezből álló, úgynevezett síkkondenzátor kapacitása geometriai méreteitől, valamint a két fegyverzet közötti szigetelőanyagtól függ:


 C= \frac{\varepsilon_0\varepsilon_rA}{d}

ahol

C a kondenzátor kapacitása (F)

A a kondenzátor lemezeinek felülete (m^{2})

d a lemezek távolsága (m)

 \varepsilon_0 a vákuum dielektromos állandója, 8,854 * 10^{-12} (As/Vm)

 \varepsilon_r a két fegyverzet közötti anyag relatív dielektromos állandója (mértékegység nélküli mérőszám, amely megmutatja, hogy az adott dielektrikummal a kondenzátor kapacitása hányszorosa a vákuumban mért kapacitásnak)

Dielektromos állandók[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A táblázat néhány anyag relatív dielektromos állandóját mutatja. A dielektromos állandók zérus frekvenciára és +20 °C-ra érvényesek.

Anyag  \varepsilon_r
Vákuum 1
Levegő (1 atm) 1,00059
Üveg 5-19
Teflon 2,1
Polietilén 2
Üveg 5-19
Víz 80,4
Neoprén 6,7
Epoxi 3,7
Papír 3,3
Porcelán 5,4

Dielektromos állandó mérése[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Többféle módon is meg lehet határozni egy anyag dielektromos állandóját.

A legegyszerűbb módszer a kapacitás mérésén alapul.

A kapacitásmérésen alapuló mérés során kondenzátort töltenek fel ismert feszültségre, majd annak töltését galvanométerrel meghatározzák. A kondenzátor méreteinek ismeretében a kapacitás értékéből számítják a dielektromos állandót. Az állandó U feszültségre töltött kondenzátor töltése a levegővel (vákuummal) kitöltött esetben mérhető  \mathbf{Q}_0 -hoz képest a vizsgált szigetelő anyaggal kitöltve \mathbf{Q}= \mathbf{Q}_0.\varepsilon_r értékre változik. A dielektromos állandó (relatív permittivitás) így a mért kapacitások hányadosával egyezik meg:

\varepsilon_r= \frac{C}{C_0}


A dielektromos állandó elektromágneses hullámhossz méréssel is megállapítható. Ha egy szigetelőanyag relatív mágneses permeabilitása 1 értékű, akkor ugyanazon frekvenciájú elektromágneses hullám hullámhosszainak aránya a vizsgált anyagban illetve levegőben megegyezik az anyag dielektromos állandója gyökének reciprokával

Irodalom[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

  • Dr.Fodor György: Elektromágneses terek. H. n.: Műegyetemi Kiadó. 1993.
  • Theory of Electric Polarization: Dielectric Polarization, C.J.F. Böttcher, ISBN 0-444-415793
  • Dielectrics and Waves edited by A. von Hippel, Arthur R., ISBN 0-89006-803-8
  • Dielectric Materials and Applications edited by Arthur von Hippel, ISBN 0-89006-805

Hivatkozások[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]