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 mértékben 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 tér vákuum helyett a vizsgált dielektrikummal van kitöltve.
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
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)
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
A táblázat néhány anyag relatív dielektromos állandóját mutatja. A dielektromos állandók zérus frekvenciára és +20 °C-ra érvényesek. Anyag Vákuum 1 Levegő (1 atm) 1,00059Teflon 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
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
Irodalom
Dr.Fodor György: Elektromágneses terek. H. n.: Műegyetemi Kiadó. 1993. Theory of Electric Polarization: Dielectric Polarization, C.J.F. Böttcher, Dielectrics and Waves edited by A. von Hippel, Arthur R., Dielectric Materials and Applications edited by Arthur von Hippel,
Hivatkozások
https://web.archive.org/web/20100219093136/http://vili.pmmf.hu/jegyzet/elektrom/emt_1_6.htm https://web.archive.org/web/20101210094736/http://wiki.ham.hu/index.php/Dielektromos_%C3%A1lland%C3%B3 https://web.archive.org/web/20070529185028/http://www.asiinstr.com/technical/Dielectric%20Constants.htm http://www.tpub.com/content/neets/14193/css/14193_138.htm
Jegyzetek
Kategória:Elektromosság
de:Dielektrizitätszahl fa:ثابت گذردهی خلأ fr:Constante diélectrique it:Costante dielettrica