Dielektromos állandó

a szigetelő anyagok elektromos jellemzője
Ez a közzétett változat, ellenőrizve: 2022. május 15.

A dielektromos állandó az anyagok elektromos mezővel való kölcsönhatását jellemző mennyiség. A dielektromos állandó kifejezés helyett célszerű a relatív (statikus) permittivitás fogalmát használni.

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

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


 

ahol

C a kondenzátor kapacitása (F)

A a kondenzátor lemezeinek felülete ( )

d a lemezek távolsága (m)

  a vákuum dielektromos állandója, 8,854187817 *   (As/Vm)[1]

  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

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

Anyag  
Vákuum 1
Levegő (1 atm) 1,00059
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

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   -hoz képest a vizsgált szigetelő anyaggal kitöltve   értékre változik. A dielektromos állandó (relatív permittivitás) így a mért kapacitások hányadosával egyezik meg:

 


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

  • 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 0-89006-805-4

Hivatkozások

szerkesztés
  1. Archivált másolat. [2020. május 6-i dátummal az eredetiből archiválva]. (Hozzáférés: 2020. június 14.)