Διηλεκτρικό και κενό
Η διηλεκτρική σταθερά και η διαπερατότητα κενού είναι οι δύο κρίσιμες έννοιες που χρησιμοποιούνται στον τομέα της ηλεκτρικής ενέργειας. Σε ένα κύκλωμα χωρητικότητας, το διηλεκτρικό υλικό είναι ζωτικής σημασίας για την αύξηση της χωρητικότητας. Η διηλεκτρική σταθερά μετρά την ικανότητα του διηλεκτρικού υλικού να αποθηκεύει ενέργεια σε ένα ηλεκτρικό πεδίο. Η διαπερατότητα κενού μας λέει για την χωρητικότητα του πυκνωτή.
Ορισμός της διαπερατότητας κενού
Ως κενό ορίζεται ένας χώρος που είναι ελεύθερος από ύλη. Η διαπερατότητα ορίζεται ως η ικανότητα αποθήκευσης του υλικού να αποθηκεύει ηλεκτρική δυναμική ενέργεια υπό την επίδραση του ηλεκτρικού πεδίου. Επομένως, η διαπερατότητα κενού ορίζεται ως η ικανότητα του κενού να επιτρέπει στο ηλεκτρικό πεδίο ή, με άλλα λόγια, την ικανότητα του ηλεκτρικού πεδίου να ταξιδεύει μέσω του κενού.
Ονομάζεται επίσης διαπερατότητα ελεύθερου χώρου, ηλεκτρική σταθερά ή κατανεμημένη χωρητικότητα του κενού.
Τύπος για διαπερατότητα κενού
Η διαπερατότητα κενού δίνει τη σχέση μεταξύ δύναμης, μήκους και ηλεκτρικού φορτίου. Η δύναμη μεταξύ των δύο ηλεκτρικών φορτίων δίνεται από το νόμο του Coulomb που είναι,
Πού,
0 =διαπερατότητα κενού
μ0 =μαγνητική σταθερά
c0 =ταχύτητα με την οποία το φως ταξιδεύει
Τιμή κενού διαπερατότητας
ε0 =8,8541878128(13)×10−12 F⋅m−1 (φαράντ ανά μέτρο).
Ορισμός της διηλεκτρικής σταθεράς
Διηλεκτρικό υλικό είναι αυτό που είναι κακός αγωγός του ηλεκτρισμού. Η διηλεκτρική σταθερά είναι επίσης γνωστή ως σχετική διαπερατότητα. Είναι ο λόγος της απόλυτης διαπερατότητας ενός μέσου προς την απόλυτη διαπερατότητα του κενού και εκφράζεται ως:
Όπου ε r είναι η διηλεκτρική σταθερά και ε είναι η απόλυτη διαπερατότητα του μέσου.
Απόλυτη διαπερατότητα:Είναι η ιδιότητα του μέσου που μας πληροφορεί για την πυκνότητα ροής που θα δημιουργηθεί σε ένα σημείο λόγω μιας ορισμένης έντασης ηλεκτρικού πεδίου σε ένα σημείο αυτού του πεδίου.
Χρήσεις διηλεκτρικού υλικού
Σχεδιασμός πυκνωτή
Η διηλεκτρική σταθερά χρησιμοποιείται για τον προσδιορισμό του σχεδιασμού των πυκνωτών καθώς και της χωρητικότητας στο κύκλωμα. Το ηλεκτρικό πεδίο του κυκλώματος μειώνεται εντός του διηλεκτρικού όγκου εάν εισαχθεί σε αυτό το υλικό με υψηλή διηλεκτρική σταθερά. Αυτή η αρχή μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε ένα σχέδιο πυκνωτή για την αύξηση της χωρητικότητας του κυκλώματος.
Τηλεπικοινωνίες
Το πολυαιθυλένιο χρησιμοποιείται σε ομοαξονικά καλώδια ως πληρωτικό μεταξύ του κεντρικού αγωγού και της εξωτερικής θωράκισης—για παράδειγμα, τα καλώδια μετάδοσης που χρησιμοποιούνται για τη ρύθμιση μιας ραδιοσυχνότητας. Τα διηλεκτρικά χρησιμοποιούνται με τη μορφή φίλτρων στους κυματοδηγούς, για παράδειγμα, οπτικές ίνες που τοποθετούνται μέσα στους κυματοδηγούς για να σχηματίσουν φίλτρα. Οι οπτικές ίνες που βοηθούν στον έλεγχο του δείκτη διάθλασης του υλικού είναι σκόπιμα ντοπαρισμένα διηλεκτρικά υλικά με ακαθαρσίες για τη ρύθμιση της τιμής της σχετικής διαπερατότητας εντός των διατομών.
Για να λάβετε πληροφορίες για τον καιρό
Οι σχετικές αλλαγές διαπερατότητας μπορούν να ανιχνευθούν χρησιμοποιώντας αλλαγές που συμβαίνουν στην χωρητικότητα των πυκνωτών με τη βοήθεια αισθητήρων. Η σχετική διαπερατότητα του αέρα εξαρτάται από παράγοντες όπως η θερμοκρασία, η υγρασία και η βαρομετρική πίεση. μια αλλαγή σε οποιοδήποτε από αυτά οδηγεί σε αλλαγές στη σχετική διαπερατότητα, με αποτέλεσμα αλλαγές στον πυκνωτή. Η θερμοκρασία και η υγρασία είναι οι κύριοι παράγοντες που ευθύνονται για τέτοιες αλλαγές. Η πίεση τείνει να είναι αρκετά σταθερή. Χρησιμοποιούνται ειδικοί τύποι για τον εντοπισμό της σχετικής υγρασίας χρησιμοποιώντας μέτρηση χωρητικότητας και θερμοκρασίας.
Χημεία
Είναι σημαντικό να γνωρίζουμε τη σχετική διαπερατότητα ορισμένων ουσιών για την προετοιμασία ενός δείγματος, το σχεδιασμό διαχωρισμού ή την εκτέλεση χρωματογραφίας στην αναλυτική χημεία. Ο διαλύτης έχει μια σχετική στατική διαπερατότητα ισοδύναμη με τη μέτρηση της χημικής του πολικότητας. Το νερό, το οποίο είναι πολικό και έχει τη σχετική στατική διαπερατότητα 80,10 στη θερμοκρασία των 20 °C, είναι διαφορετικό από τη σχετική διαπερατότητα του ν-εξανίου, που είναι μη πολικής φύσης, είναι 1,89 στη θερμοκρασία των 20 °C.
Συμπέρασμα
Επομένως, μπορούμε να συμπεράνουμε ότι η διαπερατότητα κενού ορίζεται ως η ικανότητα του κενού να επιτρέπει στο ηλεκτρικό πεδίο ή, με άλλα λόγια, την ικανότητα του ηλεκτρικού πεδίου να ταξιδεύει μέσω του κενού. Αντίθετα, η διηλεκτρική σταθερά είναι ο λόγος της απόλυτης διαπερατότητας ενός μέσου προς την απόλυτη διαπερατότητα του κενού. Η διηλεκτρική σταθερά μας πληροφορεί για την ηλεκτρική ικανότητα αποθήκευσης του μονωτή. Επιπλέον, έχει διάφορες εφαρμογές στην πραγματική ζωή. Η διαπερατότητα κενού μας δίνει μια εικόνα για την χωρητικότητα του πυκνωτή ενός κυκλώματος.
