Zajímavý

Dielektrická konstanta a relativní permitivita

 Dielektrická konstanta a relativní permitivita


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Permitivita a dielektrická konstanta jsou dva pojmy, které jsou pro technologii kondenzátorů ústřední. Často se bude mluvit o kondenzátorech s různými použitými dielektrikami. Elektrolytické kondenzátory, keramické kondenzátory, papír, tantalové kondenzátory a všechny běžné názvy kondenzátorů odkazují na použitý dielektrický materiál.

Dielektrický materiál zajišťuje izolaci mezi deskami kondenzátoru a navíc určuje mnoho charakteristik kondenzátoru. Je to kapacita dosažitelná v určitém objemu, teplotní stabilita, ať už je polarizovaná nebo ne. Tyto a mnoho dalších charakteristik se řídí použitým dielektrickým materiálem - mnoho vlastností se řídí samotnou dielektrickou konstantou.

Permitivita kondenzátoru a dielektrická konstanta

Termíny permitivita a dielektrická konstanta jsou pro většinu účelů v zásadě stejné, i když existují případy, kdy různé termíny mají velmi konkrétní významy.

Je to vlastnost dielektrického materiálu, která určuje, kolik elektrostatické energie může být uloženo na jednotku objemu, když je aplikováno jednotkové napětí, a ve výsledku má velký význam pro kondenzátory a výpočty kapacity a podobně.

Obecně permitivita používá jako symbol řecké písmeno epsilon: ε.

Definice permitivity a dielektrické konstanty

Níže jsou uvedeny definice některých konkrétních pojmů souvisejících s dielektrickou konstantou a permitivitou:

  • Absolutní permitivita: Absolutní permitivita je definována jako míra permitivity ve vakuu a je to, kolik odporu narazí při vytváření elektrického pole ve vakuu. Absolutní permitivita je obvykle symbolizována ε0. Permitivita volného prostoru - vakua - se rovná přibližně 8,85 x 10-12 Farads / metr (F / m)
  • Relativní permitivita: Relativní permitivita je definována jako permitivita daného materiálu ve vztahu k permitivitě vakua. Normálně to symbolizuje: εr.
  • Statická permitivita: Statická permitivita materiálu je definována jako jeho permitivita při vystavení statickému elektrickému poli. Pro toto měření je na materiál často kladen nízkofrekvenční limit. Často je vyžadována statická permitivita, protože odezva materiálu je složitý vztah související s frekvencí aplikovaného napětí.
  • Dielektrická konstanta: Dielektrická konstanta je definována jako relativní permitivita pro látku nebo materiál.

I když je možné tyto výrazy považovat za související, je často důležité používat správné výrazy na požadovaném místě.

Relativní permitivita (dielektrická konstanta)

Použitím skutečnosti, že permitivita ε média řídí náboj, který může médium držet, lze vidět, že vzorec pro jeho určení je:

Kde:
ε = permitivita látky ve Faradech na metr
D = hustota elektrického toku
E = intenzita elektrického pole

Z definic permitivity je patrné, že konstanty souvisejí podle následující rovnice:

Kde:
εr = relativní permitivita
εs = permitivita látky ve Faradech na metr
ε0 = permitivita vakua ve Faradech na metr

Volba dielektrika kondenzátoru

Kondenzátory používají jako svůj dielektrický materiál řadu různých látek. Materiál je vybrán pro vlastnosti, které poskytuje. Jedním z hlavních důvodů pro výběr konkrétního dielektrického materiálu je jeho dielektrická konstanta. Ty s vysokou dielektrickou konstantou umožňují dosažení vysokých hodnot kapacity - každá z nich má jinou permitivitu nebo dielektrickou konstantu. Tím se změní velikost kapacity, kterou bude mít kondenzátor pro danou oblast a rozteč.

Bude také nutné zvolit dielektrikum, aby splňovalo požadavky, jako je izolační pevnost - musí být schopné odolat napětím umístěným napříč s použitými úrovněmi tloušťky. Musí být také dostatečně stabilní s kolísáním teploty, vlhkosti a napětí atd.

Populární možnosti kondenzátorů jsou dány názvy: hliníkové elektrolytické kondenzátory, keramické kondenzátory, stříbrné slídové kondenzátory a tantalové kondenzátory jsou všechny běžně používané typy.

Relativní permitivita běžných látek

Níže uvedená tabulka uvádí relativní permitivitu řady běžných látek.


Relativní permitivita běžných látek
LátkaRelativní
Permitivita
Titanát vápenatý150
Materiál PCB FR44.8 typicky
Sklenka5 - 10
Slída5.6 - 8.0
Papír3.85
Polyethylen)2.25
Polyimid2.25
Polypropylen2.2 - 2.36
Porcelán (keramika)4.5 - 6.7
PTFE (teflon)2.1
Pryž2.0 - 2.3
Křemík11.68
Oxid křemičitý3.9
Titanát strontnatý200
Vzduch 0 ° C1.000594
Vzduch 20 ° C1.000528
Oxid uhelnatý 25 ° C1.000634
Oxid uhličitý 25 ° C1.000904
Vodík 0 ° C1.000265
Helium 25 ° C1.000067
Dusík 25 ° C1.000538
Oxid siřičitý 22 ° C1.00818

Hodnoty uvedené výše jsou tím, co lze nazvat „statickými“ hodnotami permitivity. Platí pro ustálený stav nebo nízké frekvence. Bylo zjištěno, že permitivita materiálu obvykle klesá s rostoucí frekvencí. S rostoucí teplotou také klesá. Tyto faktory se obvykle berou v úvahu při navrhování kondenzátoru pro elektronické aplikace.

Když je provedena konstrukce kondenzátoru, charakteristiky dielektrického tvaru jsou jedním z hlavních rozhodnutí o kondenzátoru.

Některé materiály mají velmi stabilní dielektrickou konstantu a mohou být použity v kondenzátorech s vysokou stabilitou, zatímco jiné dielektrické materiály umožňují dosažení velmi vysokých úrovní objemové kapacity, tj. Vysokých úrovní kapacity v malém objemu. Normálně existuje rovnováha, protože žádný jednotlivý dielektrikum nemá ideální vlastnosti pro všechno.

Přestože jsou keramické kondenzátory velmi populární, lze použít mnoho různých keramik. Ty vedou k tomu, že keramické kondenzátory jsou označovány různými názvy úrovní výkonu keramiky: C0G, Y5V, X7R, NP0 atd.


Podívejte se na video: Jiří Grygar - Jsme ve vesmíru sami? KS ČAS (Smět 2022).