Dielektriko konstantos reikšmė dielektrike. Kas yra dielektrinė konstanta

Paskaita Nr.19

1. Dujinių, skystųjų ir kietųjų dielektrikų elektrinio laidumo prigimtis

Leidžiamumas

Santykinė dielektrinė konstanta arba dielektrinė konstanta ε- vienas iš svarbiausių makroskopinių dielektriko elektrinių parametrų. Leidžiamumasε kiekybiškai apibūdina dielektriko gebėjimą poliarizuotis elektriniame lauke, taip pat įvertina jo poliškumo laipsnį; ε yra dielektrinės medžiagos konstanta esant tam tikrai temperatūrai ir dažniui elektros įtampa ir parodo, kiek kartų kondensatorius įkraunamas dielektriku didesnis mokestis vienodų matmenų kondensatorius su vakuumu.

Dielektrinė konstanta lemia gaminio (kondensatoriaus, kabelio izoliacijos ir kt.) elektrinės talpos vertę. Už plokščias kondensatorius elektros talpa SU,Ф, išreikšta (1) formule

kur S yra matavimo elektrodo plotas, m2; h – dielektriko storis, m Iš (1) formulės aišku, kas didesnę vertę ε naudojamas dielektrikas, tuo didesnė tų pačių matmenų kondensatoriaus elektrinė talpa. Savo ruožtu elektrinė talpa C yra proporcingumo koeficientas tarp paviršiaus krūvis QK, sukauptas kondensatorius, o į jį tiekiama elektros įtampa

verpalų U(2):

Iš (2) formulės išplaukia, kad elektros krūvis QK, sukauptas kondensatorius yra proporcingas vertei ε dielektrinis. Žinant QK ir galima nustatyti geometrinius kondensatoriaus matmenis ε dielektrinė medžiaga tam tikrai įtampai.

Panagrinėkime krūvio susidarymo mechanizmą QK ant kondensatoriaus elektrodų su dielektriku ir kokie komponentai sudaro šį krūvį. Norėdami tai padaryti, paimame du vienodų geometrinių matmenų plokščius kondensatorius: vieną su vakuumu, kitą su tarpelektrodine erdve, užpildyta dielektriku, ir įjungiame jiems tą pačią elektros įtampą. U(1 pav.). Ant pirmojo kondensatoriaus elektrodų susidaro įkrova Q0, ant antrojo elektrodų - QK. Savo ruožtu mokestis QK yra mokesčių suma Q0 Ir K(3):

Įkrauti K 0 išsilavinusių išorinis laukas E0 kaupiant trečiųjų šalių krūvius, kurių paviršiaus tankis yra σ 0 ant kondensatoriaus elektrodų. K- tai papildomas kondensatoriaus elektrodų įkrovimas, sukurtas elektros įtampos šaltinio, siekiant kompensuoti surištus krūvius, susidariusius dielektriko paviršiuje.

Tolygiai poliarizuotame dielektrike krūvis K atitinka vertę paviršiaus tankis surištieji mokesčiai σ. Krūvis σ sudaro lauką E сз, nukreiptą priešais lauką E O.

Aptariamo dielektriko dielektrinė konstanta gali būti pavaizduota kaip įkrovos santykis QK Kondensatorius, užpildytas dielektriku, įkrauti Q0 tas pats kondensatorius su vakuumu (3):

Iš (3) formulės išplaukia, kad dielektrinė konstanta ε - dydis yra bematis ir bet kuriam dielektrikui yra didesnis už vienetą; esant vakuumui ε = 1. Iš nagrinėjamo pavyzdžio taip pat

matyti, kad kondensatoriaus elektrodų, turinčių dielektriką, įkrovos tankis ε vieną kartą didesnis tankis kondensatoriaus elektrodų įkrovimas vakuumu ir tos pačios įtampos įtampa mainams

jų kondensatoriai yra vienodi ir priklauso tik nuo įtampos U ir atstumai tarp elektrodų (E = U/h).

Be santykinės dielektrinės konstantos ε atskirti absoliuti dielektrinė konstanta ε a, F/m, (4)

kurios neturi fizinę reikšmę ir naudojamas elektrotechnikoje.

Santykinis dielektrinės konstantos εr pokytis, temperatūrai padidėjus 1 K, vadinamas temperatūros koeficientas dielektrinė konstanta.

ТКε = 1/ εr d εr/dT К-1 Orui esant 20°С ТК εr = -2,10-6К-

Elektros senėjimas feroelektrikoje išreiškiamas kaip εr mažėjimas laikui bėgant. Priežastis – domenų pergrupavimas.

Ypač staigus pokytis dielektrinė konstanta laikui bėgant stebima esant temperatūrai, artimai Curie taškui. Kaitinant feroelektrikus iki temperatūros, viršijančios Curie tašką, o vėliau aušinant, εr grįžta į ankstesnę vertę. Toks pat dielektrinės konstantos atkūrimas gali būti pasiektas veikiant feroelektrą padidinto intensyvumo elektriniam laukui.

Sudėtingiems dielektrikams – mechaninis dviejų komponentų mišinys su skirtingu εr pirmuoju aproksimavimu: εrх = θ1 · εr1х · θ · εr2х, kur θ – mišinio komponentų tūrinė koncentracija, εr – mišinio komponento santykinė dielektrinė konstanta.

Dielektrinę poliarizaciją gali sukelti: mechaninės apkrovos (pjezopoliarizacija pjezoelektrikoje); kaitinimas (piropoliarizacija piroelektrikoje); šviesa (fotopoliarizacija).

Dielektriko poliarizuotą būseną elektriniame lauke E charakterizuoja elektrinis sukimo momentas tūrio vienetas, poliarizacija P, C/m2, kuri yra susijusi su jos santykine dielektrine konstanta pvz.: P = e0 (pvz. - 1)E, kur e0 = 8,85∙10-12 F/m. Produktas e0∙eг =e, F/m, vadinamas absoliučia dielektrine konstanta. Dujiniuose dielektrikuose, pvz., mažai skiriasi nuo 1,0, nepoliniuose skysčiuose ir kietosiose medžiagose siekia 1,5 - 3,0, poliniuose turi didelės vertės; V joniniai kristalai pvz. - 5-MO, o turinčiuose perovskitą kristalinė gardelė pasiekia 200; feroelektrikoje pvz - 103 ir daugiau.

Nepoliniuose dielektrikuose, pvz., didėjant temperatūrai, poliniuose dielektrikuose pokyčiai siejami su vienos ar kitos poliarizacijos vyravimu kai kuriuose feroelektrikuose, prie Curie temperatūros siekia 104 ar daugiau. Temperatūros pokyčiai, pvz., apibūdinami temperatūros koeficientu. Poliariniams dielektrikams būdingas, pvz., dažnių diapazono, kuriame poliarizacijos laikas t yra panašus į T/2, sumažėjimas.

Susijusi informacija.

DIELEKTRINIS TĘSTYMAS, reikšmė ε, apibūdinanti dielektrikų poliarizaciją veikiant elektrinis laukasįtempimas E. Dielektrinė konstanta įtraukta į Kulono dėsnį kaip dydis, rodantis, kiek kartų sąveikos jėga tarp dviejų nemokami mokesčiai dielektrike yra mažesnis nei vakuume. Sąveikos susilpnėjimas atsiranda dėl to, kad laisvieji krūviai tikrinami surištais, susidariusiais dėl terpės poliarizacijos. Surištieji krūviai atsiranda dėl mikroskopinio erdvinio krūvių (elektronų, jonų) persiskirstymo apskritai elektriškai neutralioje aplinkoje.

Ryšys tarp poliarizacijos P vektorių, elektrinio lauko stiprio E ir elektrinės indukcijos D in izotropinė aplinka SI vienetų sistemoje yra tokia forma:

čia ε 0 yra elektrinė konstanta. Dielektrinės konstantos ε reikšmė priklauso nuo struktūros ir cheminė sudėtis medžiagos, taip pat slėgis, temperatūra ir kt išorinės sąlygos(lentelė).

Dujoms jo reikšmė artima 1, skysčiams ir kietosios medžiagos svyruoja nuo kelių vienetų iki kelių dešimčių, feroelektriniams jis gali siekti 10 4 . Šis ε reikšmių išsibarstymas atsiranda dėl skirtingų poliarizacijos mechanizmų, atsirandančių skirtinguose dielektrikuose.

Klasikinė mikroskopinė teorija suteikia apytikslę nepolinių dielektrikų dielektrinės konstantos išraišką:

kur n i – i-to tipo atomų, jonų arba molekulių koncentracija, α i – jų poliarizuotumas, β i – vadinamasis faktorius vidinis laukas, dėl kristalo ar medžiagos struktūrinių ypatybių. Daugumai dielektrikų, kurių dielektrinė konstanta yra 2-8 intervale, β = 1/3. Paprastai dielektrinė konstanta praktiškai nepriklauso nuo taikomo elektrinio lauko dydžio iki elektros gedimas dielektrinis. Aukštos vertybės Kai kurių metalų oksidų ir kitų junginių ε atsiranda dėl jų struktūros ypatumų, leidžiančių, veikiant laukui E, kolektyviai išstumti teigiamus ir neigiamų jonų V priešingomis kryptimis ir reikšmingų surištų krūvių susidarymas ties kristalo riba.

Dielektriko poliarizacijos procesas veikiant elektriniam laukui vystosi ne akimirksniu, o per tam tikrą laikotarpį τ (atsipalaidavimo laikas). Jei laukas E pasikeičia laiku t harmonijos dėsnis su dažniu ω, tada dielektriko poliarizacija nespėja jos sekti ir tarp virpesių P ir E atsiranda fazių skirtumas δ. Aprašant P ir E virpesius kompleksinių amplitudių metodu, dielektrinė konstanta vaizduojama kaip kompleksinis dydis:

ε = ε’ + iε",

Be to, ε' ir ε" priklauso nuo ω ir τ, o santykis ε"/ε' = tan δ lemia dielektrinius nuostolius terpėje. Fazės poslinkis δ priklauso nuo santykio τ ir lauko periodo T = 2π/ω. Ties τ<< Т (ω<< 1/τ, низкие частоты) направление Р изменяется практически одновременно с Е, т. е. δ → 0 (механизм поляризации «включён»). Соответствующее значение ε’ обозначают ε (0) . При τ >> T (aukšti dažniai), poliarizacija neatsilieka nuo pokyčio Ε, δ → π ir ε’ šiuo atveju reiškia ε (∞) (poliarizacijos mechanizmas „išjungtas“). Akivaizdu, kad ε (0) > ε (∞) , o in kintamieji laukai Pasirodo, kad dielektrinė konstanta yra ω funkcija. Netoli ω = l/τ, ε’ pasikeičia iš ε (0) į ε (∞) (dispersijos sritis), o tanδ(ω) priklausomybė pereina per maksimumą.

Priklausomybių ε'(ω) ir tanδ(ω) pobūdį dispersijos srityje lemia poliarizacijos mechanizmas. Esant joninėms ir elektroninės poliarizacijos esant tampriam surištų krūvių poslinkiui, P(t) pokytis laipsniškai įtraukiant lauką E turi pobūdį slopinami svyravimai o priklausomybės ε’(ω) ir tanδ(ω) vadinamos rezonansinėmis. Orientacinės poliarizacijos atveju P(t) nustatymas yra eksponentinis, o priklausomybės ε’(ω) ir tanδ(ω) vadinamos relaksacija.

Matavimo metodai dielektrinė poliarizacija remiantis sąveikos reiškiniais elektromagnetinis laukas su medžiagos dalelių elektriniais dipoliais momentais ir yra skirtingi skirtingiems dažniams. Dauguma metodų, kai ω ≤ 10 8 Hz, yra pagrįsti matavimo kondensatoriaus, užpildyto tiriamu dielektriku, įkrovimo ir iškrovimo procesu. Su daugiau aukšti dažniai naudojami bangolaidiniai, rezonansiniai, daugiadažniai ir kiti metodai.

Kai kuriuose dielektrikuose, pvz., feroelektrikuose, proporcinga priklausomybė tarp P ir E [P = ε 0 (ε ‒ 1)E] ir todėl tarp D ir E pažeidžiamas jau įprastuose elektriniuose laukuose, pasiekiamuose praktikoje. Formaliai tai apibūdinama kaip priklausomybė ε(Ε) ≠ const. Šiuo atveju svarbu elektrines charakteristikas Dielektrikas yra diferencinė dielektrinė konstanta:

Netiesiniuose dielektrikuose ε diff reikšmė paprastai matuojama silpnuose kintamuosiuose laukuose, tuo pačiu metu naudojant stiprią pastovus laukas, o kintamoji dedamoji ε diff vadinama grįžtamąja dielektrine konstanta.

Lit. pažiūrėkite str. Dielektrikai.

Nikolajevas Jevgenijus Vadimovičius, INEP SFU magistrantas, Taganrogas [apsaugotas el. paštas]

Medžiagų, turinčių neigiamą dielektrinį ir magnetinį laidumą, elektrodinamika

Anotacija. Šiame straipsnyje aptariama medžiagų, turinčių neigiamą dielektrinę konstantą ir neigiamą magnetinį pralaidumą, elektrodinamika. Lyginama terpė su neigiama dielektrine ir magnetine konstanta. Maksvelo lygtys, Poyntingo vektorius.

Supažindinsime su straipsnyje aptarta kompozicinės medžiagos samprata. Kompozitinė medžiaga yra žmogaus sukurta medžiaga. Priklausomai nuo armatūros elementų geometrijos ir jų santykinė padėtis kompozitinės medžiagos skirstomos į anizotropinius ir izotropinius kompozitus, kur: izotropinės yra medžiagos, turinčios tą patį. fizines savybes visomis kryptimis; anizotropinės yra medžiagos, kurių fizinės savybės priklauso nuo krypties mažiau nei nulis, apsvarstykite dispersijos lygtį, kuri yra tokia: |22௜௝௜௝−2·௜,௝+௜௝|=0 (1), kur ғ− monochromatinės bangos bangos vektorius; −dielektrinė konstanta;−magnetinė skvarba 🍜−tankis elektros srovė; = šviesos greitis vakuume Taigi matome, kad (1) lygtis nusako ryšį tarp monochromatinės bangos dažnio ir jos bangos vektoriaus. Nustatykime sąlygą, kad nagrinėjama fizinė medžiaga yra izotropinė kompozicinė medžiaga. Tada dispersijos lygtis (1) supaprastinama iki išraiškos 2−22ҝ, (2), kur dielektrinio ir magnetinio pralaidumo sandauga lygi tokiam ryšiui: 🍝=Ҋ2, tada iš (2) išraiškos gauname 2−22Ҋ2. Iš čia darome išvadą, kad už
ir ⃗=⃗⃗

atitinkamai, tada gauname [⃗ۧ⃗]=⃗⃗

1 pav.

Ryžiai. 1. Apimtis

kur atitinka pirmoji sritis fizinė medžiaga, kurioje 🍝>0 ir >0, antroji sritis atitinka fizinę medžiagą, kurioje 👧 0, trečioji sritis atitinkamai daro prielaidą, 👍 0 ir 0 ir >0, gauname [⃗wise]=⃗⃗

ir [⃗⃗⃗]=−۝ۧ⃗, iš kurių matome, kad ӧ⃗, ⃗⃗, ⃗

– sudaryti dešinįjį vektorių tripletą. Medžiagos, turinčios teigiamą dielektrinį ir magnetinį laidumą, yra mums žinomos fizinių medžiagų, randama mus supančiame pasaulyje Trečiajam regionui, adresu ?
– sudaryti kairįjį vektorių trigubą, su kuriuo vienspalvės bangos bangos vektorius nukreipiamas priešinga kryptimi elektromagnetinė bangažymi elektromagnetinio lauko srauto tankio vektorių

Poynting vektorius. (3) lygtį padauginame iš (−ͧ⃗), tada gauname tokį santykį −ͧ⃗у⃗⃗=−ͧ⃗(✜+⃗⃗) (10) Lygtį (4) padauginame iš ̅, tada gauname ⃗⃗fi���11= Sudėjus kairiąsias lygčių ( 10) ir (11) dalis, gauname ryšį ⃗⃗ۋۧ⃗−ۧ⃗ۋ⃗⃗=ۀے[ۧ⃗,⃗⃗]. Poyntingo vektorius yra vektorinė sandauga = [ ̧⃗×⃗⃗] ir, kaip matyti iš santykio, yra statmena plokštumai, kurioje yra elektrinio ir magnetinio lauko stiprių vektoriai ir visada susidaro su vektoriais ̧⃗

dešinysis trigubas vektorių orientacija ͧ⃗,⃗⃗

o Poyntingo vektorius parodytas 2 paveiksle

Ryžiai. 2. Vektorių orientacija

Mes nustatėme, kad Poyntingo vektorius ir bangos vektorius yra nukreipti viena kryptimi medžiagose, turinčiose teigiamą dielektrinį ir magnetinį pralaidumą, ir yra nukreipti į priešingos pusės neigiamos dielektrinės ir magnetinės laidumo medžiagose Vektorių kryptys nurodytos 3 pav

Ryžiai. 2. Elektromagnetinės bangos sklidimas (a) – teigiamą dielektrinį ir magnetinį laidumą turinčioje medžiagoje (b) – neigiamo dielektrinio ir magnetinio laidumo medžiagoje

Taigi bangos bangos vektorius nukreiptas priešinga bangos sklidimui Medžiagos, turinčios neigiamą dielektrinį ir magnetinį laidumą, gamtoje neegzistuoja, o realizuojamos dirbtinai. Tokių medžiagų egzistavimo galimybė paaiškinama matematiškai ir aptariama šiame straipsnyje. Medžiagos, turinčios neigiamą dielektrinį ir magnetinį laidumą, gali būti nematomos tam tikram dažnių diapazonui, kurio atžvilgiu.

Nuorodos į šaltinius1.D. M. Karpinos Kompozitinės medžiagos. Katalogas. -Kijevas, Naukova Dumka, 1985, 591 p.2.Yu.V. Novožilovas. Elektrodinamika. M. Mokslas. 1978.3.V. G. Veselago. Medžiagų elektrodinamika su vienu metu neigiamos reikšmės y. V.G. Veselago, 1957, 92 tomas, 34 leidimas. Smith DR, Padilla WJ, Vier DC, NematNasser SC, Schultz S (2000) Sudėtinė terpė su vienu metu neigiamu pralaidumu ir pralaidumu. Phys Rev Lett 84:4184–4187

LEIDYMAS (dielektrinė konstanta) - fizinis kiekis, apibūdinantis medžiagos gebėjimą sumažinti jėgas elektrinė sąveikašioje medžiagoje, palyginti su vakuumu. Taigi, d.p parodo, kiek kartų elektrinės sąveikos jėgos yra mažesnės nei vakuume.

D.p yra charakteristika, kuri priklauso nuo dielektrinės medžiagos struktūros. Elektronai, jonai, atomai, molekulės arba atskiros jų dalys bei didesnės bet kokios medžiagos dalys elektriniame lauke yra poliarizuojamos (žr. Poliarizacija), dėl ko išorinis elektrinis laukas neutralizuojamas iš dalies. Jei elektrinio lauko dažnis yra proporcingas medžiagos poliarizacijos laikui, tai tam tikrame dažnių diapazone yra dispersijos koeficiento dispersija, tai yra jo vertės priklausomybė nuo dažnio (žr. Dispersija). Medžiagos d.p priklauso nuo abiejų elektrines savybes atomus ir molekules bei jų santykinę padėtį, t. y. medžiagos struktūrą. Todėl elektrinio laidumo ar jo pokyčių, priklausomai nuo aplinkos sąlygų, nustatymas naudojamas tiriant medžiagos struktūrą, o ypač įvairius organizmo audinius (žr. Biologinių sistemų elektrinis laidumas).

Įvairios medžiagos (dielektrikai) priklausomai nuo jų struktūros ir agregacijos būsena turėti skirtingų dydžių D. p. (lentelė).

Lentelė. Kai kurių medžiagų dielektrinės konstantos reikšmė

Ypatingą reikšmę medicinos biolo tyrimams turi D. ir tyrimas. poliniuose skysčiuose. Tipiškas jų atstovas yra vanduo, susidedantis iš dipolių, kurie yra orientuoti į elektrinį lauką dėl dipolio ir lauko krūvių sąveikos, dėl kurios atsiranda dipolis arba orientacinė poliarizacija. Didelė vandens slėgio reikšmė (80 prie t° 20°) lemia aukštas laipsnis joje esančių įvairių cheminių medžiagų disociacija. medžiagos ir geras druskų, junginių, bazių ir kitų junginių tirpumas (žr. Disociacija, Elektrolitai). Didėjant elektrolito koncentracijai vandenyje, jo DP reikšmė mažėja (pavyzdžiui, vienvalenčių elektrolitų vandens DP sumažėja vienu, kai druskos koncentracija padidėja 0,1 M).

Dauguma biolinių objektų priklauso heterogeniniams dielektrikams. Sąveikaujant biologinio objekto jonams su elektriniu lauku, didelę reikšmę turi sąsajų poliarizacija (žr. Biologinės membranos). Šiuo atveju poliarizacijos dydis yra didesnis, tuo mažesnis elektrinio lauko dažnis. Kadangi biolo, objekto sąsajos ribų poliarizacija priklauso nuo jų pralaidumo (žr.) jonams, akivaizdu, kad efektyvusis D. p didesniu mastu nustatoma pagal membranų būklę.

Kadangi toks sudėtingas nevienalytis objektas kaip biologinis turi poliarizaciją skirtinga prigimtis(koncentracijos, makrostruktūrinės, orientacinės, joninės, elektroninės ir kt.), tada tampa aišku, kad didėjant dažniui dispersijos (dispersijos) pokytis ryškiai išreiškiamas. Tradiciškai išskiriamos trys dinaminio dažnio sklaidos sritys: alfa dispersija (dažniais iki 1 kHz), beta dispersija (dažnis nuo kelių kHz iki dešimčių MHz) ir gama dispersija (dažniai virš 10 9 Hz); biol, objektuose paprastai nėra aiškios ribos tarp sklaidos sričių.

Blogėjant biolo, objekto funkcijai, būklei, D. p dispersija žemais dažniais mažėja, kol visiškai išnyksta (su audinių mirtimi). Esant aukštiems dažniams, d.p reikšmė reikšmingai nesikeičia.

D.p yra matuojamas įvairiais dažniais, o priklausomai nuo dažnių diapazono, matavimo metodai taip pat labai keičiasi. Kai elektros srovės dažnis mažesnis nei 1 Hz, matavimas atliekamas taikant kondensatoriaus, užpildyto bandomąja medžiaga, įkrovimo arba iškrovimo metodą. Žinant įkrovimo ar iškrovimo srovės priklausomybę nuo laiko, galima nustatyti ne tik kondensatoriaus elektrinės talpos reikšmę, bet ir nuostolius jame. Esant dažniams nuo 1 iki 3 10 8 Hz matuojant D. ir. Jie naudoja specialius rezonanso ir tilto metodus, kurie leidžia visapusiškai ištirti dinaminio slėgio pokyčius. įvairių medžiagų maksimaliai ir visapusiškai.

Medicininiuose-biologiniuose tyrimuose dažniausiai naudojami simetriški tilteliai AC su tiesioginiu išmatuotų verčių nuskaitymu.

Bibliografija: Dielektrikų ir puslaidininkių aukšto dažnio kaitinimas, red. A. V. Netušila, M. -L., 1959, bibliogr.; S Edunovas B. I. ir Fran k-K a m e-n e c k ir y D. A. Biologinių objektų dielektrinė konstanta, Usp. fizinis Mokslai, t. 79, v. 4, p. 617, 1963, bibliogr.; Elektronika ir kibernetika biologijoje ir medicinoje, vert. iš anglų kalbos, red. P.K. Anokhina, p. 71, M., 1963, bibliogr.; E m e F. Dielektriniai matavimai, trans. iš vokiečių kalbos, M., 1967, bibliogr.

Kaip rodo patirtis, kondensatoriaus talpa priklauso ne tik nuo jį sudarančių laidininkų dydžio, formos ir santykinės padėties, bet ir nuo dielektriko, užpildančio tarpą tarp šių laidininkų, savybių. Dielektriko poveikį galima nustatyti naudojant šį eksperimentą. Įkraukime plokščią kondensatorių ir atkreipkite dėmesį į elektrometro rodmenis, matuojančius kondensatoriaus įtampą. Tada į kondensatorių įstumiame neįkrautą ebonito plokštę (63 pav.). Pamatysime, kad potencialų skirtumas tarp plokščių pastebimai sumažės. Jei ebonitas pašalinamas, elektrometro rodmenys išlieka tokie patys. Tai rodo, kad pakeitus orą ebonitu, padidėja kondensatoriaus talpa. Vietoj ebonito paėmę kokį kitą dielektriką gausime panašų rezultatą, tik skirsis tik kondensatoriaus talpos pokytis. Jei yra kondensatoriaus, tarp kurio plokščių yra vakuumas, talpa ir yra to paties kondensatoriaus talpa, kai visas tarpas tarp plokščių užpildytas, be oro tarpų, kokiu nors dielektriku, tai talpa bus kelis kartus didesnė už talpą, kur ji priklauso tik nuo dielektriko pobūdžio. Taigi galima rašyti

Ryžiai. 63. Kondensatoriaus talpa padidėja, kai tarp jo plokščių įstumiama ebonito plokštelė. Elektrometro lapai nukrenta, nors įkrova išlieka tokia pati

Dydis vadinamas santykine dielektrine konstanta arba tiesiog terpės, užpildančios erdvę tarp kondensatoriaus plokščių, dielektrine konstanta. Lentelėje 1 lentelėje pateiktos kai kurių medžiagų dielektrinės konstantos.

1 lentelė. Kai kurių medžiagų dielektrinė konstanta

Tai galioja ne tik plokščiam, bet ir bet kokios formos kondensatoriui: pakeitę orą kokiu nors dielektriku, kondensatoriaus talpą padidiname kelis kartus.

Griežtai tariant, kondensatoriaus talpa padidėja tik tuo atveju, jei visos lauko linijos, einančios iš vienos plokštės į kitą, praeina per tam tikrą dielektriką. Taip bus, pavyzdžiui, kondensatoriaus, kuris yra visiškai panardintas į kokį nors skystą dielektriką, supiltą į didelį indą, atveju. Tačiau jei atstumas tarp plokščių yra mažas, palyginti su jų dydžiu, galime manyti, kad užtenka užpildyti tik tarpą tarp plokščių, nes čia praktiškai koncentruojasi kondensatoriaus elektrinis laukas. Taigi plokščiam kondensatoriui pakanka dielektriku užpildyti tik tarpą tarp plokščių.

Tarp plokščių padėjus medžiagą su didele dielektrine konstanta, galima labai padidinti kondensatoriaus talpą. Tai naudojama praktikoje, o dažniausiai kondensatoriaus dielektriku pasirenkamas stiklas, parafinas, žėrutis ir kitos medžiagos. Fig. 64 parodytas techninis kondensatorius, kuriame dielektrikas yra parafinu impregnuota popierinė juosta. Jo viršeliai yra staniolio lakštai, iš abiejų pusių prispausti prie vaškuoto popieriaus. Tokių kondensatorių talpa dažnai siekia keletą mikrofaradų. Pavyzdžiui, mėgėjiškas radijo kondensatorius, kurio dydis degtukų dėžutė turi 2 µF talpą.

Ryžiai. 64. Techninis plokščias kondensatorius: a) surinktas; b) iš dalies išardyta forma: 1 ir 1" - staniol juostos, tarp kurių klojamos vaškuoto plono popieriaus juostos 2. Visos juostos sulenkiamos kaip akordeonas ir dedamos į metalinę dėžutę. Kontaktai 3 ir 3" prilituojami prie 1 ir 1" juostų galai, kad į grandinę būtų įtrauktas kondensatorius

Aišku, kad kondensatoriaus gamybai tinka tik labai gerų izoliacinių savybių turintys dielektrikai. Priešingu atveju krūviai tekės per dielektriką. Todėl vanduo, nepaisant didelės dielektrinės konstantos, visiškai netinka kondensatorių gamybai, nes tik itin kruopščiai išvalytas vanduo yra pakankamai geras dielektrikas.

Jei tarpas tarp plokščio kondensatoriaus plokščių užpildytas terpe, kurios dielektrinė konstanta , tada plokščio kondensatoriaus formulė (34.1) įgauna formą

Tai, kad kondensatoriaus talpa priklauso nuo aplinkos, rodo, kad elektrinis laukas dielektrikų viduje kinta. Matėme, kad užpildžius kondensatorių dielektriku, kurio dielektrinė konstanta, talpa padidėja kelis kartus. Tai reiškia, kad esant vienodiems plokščių krūviams, potencialų skirtumas tarp jų sumažėja koeficientu. Tačiau potencialų skirtumas ir lauko stiprumas yra susiję vienas su kitu ryšiu (30.1). Todėl potencialų skirtumo sumažėjimas reiškia, kad lauko stiprumas kondensatoriuje, kai jis užpildytas dielektriku, sumažėja koeficientu. Dėl šios priežasties reikia padidinti kondensatoriaus talpą. kartų mažiau nei vakuume. Taigi darome išvadą, kad Kulono dėsnis (10.1) už taškiniai mokesčiai, įdėtas į dielektriką, turi formą