ელექტრული გამტარიანობა

ელექტრული გამტარობა არის მნიშვნელობა, რომელიც ახასიათებს დიელექტრიკის ტევადობას, რომელიც მოთავსებულია კონდენსატორის ფირფიტებს შორის. მოგეხსენებათ, ბრტყელი კონდენსატორის ტევადობა დამოკიდებულია ფირფიტების ფართობზე (რაც უფრო დიდია ფირფიტების ფართობი, მით მეტია ტევადობა), ფირფიტებს შორის მანძილი ან სისქე. დიელექტრიკი (რაც უფრო სქელია დიელექტრიკი, მით ნაკლებია ტევადობა), ასევე დიელექტრიკის მასალაზე, რომლის დამახასიათებელია ელექტრული გამტარიანობა.

რიცხობრივად, ელექტრული გამტარიანობა უდრის კონდენსატორის ტევადობის თანაფარდობას იმავე ჰაერის კონდენსატორის ნებისმიერ დიელექტრიკულთან. კომპაქტური კონდენსატორების შესაქმნელად აუცილებელია მაღალი ელექტრული გამტარიანობის დიელექტრიკის გამოყენება. დიელექტრიკების უმეტესობის ელექტრული გამტარიანობა რამდენიმე ერთეულია.

ტექნოლოგიაში მიღებულია დიელექტრიკები მაღალი და ულტრა მაღალი ელექტრული გამტარიანობით. მათი ძირითადი ნაწილია რუტილი (ტიტანის დიოქსიდი).

სურათი 1. გარემოს ელექტრული გამტარიანობა

დიელექტრიკის დაკარგვის კუთხე

სტატიაში "დიელექტრიკა" გავაანალიზეთ დიელექტრიკის ჩართვის მაგალითები პირდაპირი და ალტერნატიული დენის სქემებში. აღმოჩნდა, რომ ნამდვილი დიელექტრიკი, როდესაც მუშაობს ცვლადი ძაბვის შედეგად წარმოქმნილ ელექტრულ ველში, გამოყოფს თერმულ ენერგიას. ამ შემთხვევაში შთანთქმულ ძალას დიელექტრიკულ დანაკარგებს უწოდებენ.სტატიაში "AC წრე, რომელიც შეიცავს ტევადობას", დადასტურდება, რომ იდეალურ დიელექტრიკულში, ტევადობის დენი მიჰყავს ძაბვას 90 ° -ზე ნაკლები კუთხით. რეალურ დიელექტრიკულში, ტევადობის დენი მიჰყავს ძაბვას 90°-ზე ნაკლები კუთხით. კუთხის შემცირებაზე გავლენას ახდენს გაჟონვის დენი, რომელსაც სხვაგვარად უწოდებენ გამტარ დენს.

განსხვავება 90°-სა და ცვლის კუთხეს შორის ძაბვასა და დენს შორის, რომელიც მიედინება წრედში რეალური დიელექტრიკით, ეწოდება დიელექტრიკის დაკარგვის კუთხე ან დაკარგვის კუთხე და აღინიშნება δ (დელტა). უფრო ხშირად, არა თავად კუთხე განისაზღვრება, არამედ ამ კუთხის ტანგენსი -tg δ.

დადგენილია, რომ დიელექტრიკული დანაკარგები პროპორციულია ძაბვის კვადრატის, ცვლადი სიხშირის, კონდენსატორის ტევადობის და დიელექტრიკული დანაკარგის ტანგენტის.

ამიტომ, რაც უფრო დიდია დიელექტრიკული დანაკარგის ტანგენსი, tan δ, მით მეტია ენერგიის დანაკარგი დიელექტრიკში, მით უფრო უარესია დიელექტრიკული მასალა. მასალები შედარებით დიდი tg δ (0.08 - 0.1 ან მეტი რიგით) ცუდი იზოლატორებია. მასალები შედარებით მცირე tg δ (0,0001 რიგით) კარგი იზოლატორებია.

ლექცია #19

1. აირისებრი, თხევადი და მყარი დიელექტრიკების ელექტრული გამტარობის ბუნება

დიელექტრიკული მუდმივი

შედარებითი ნებართვა, ან ნებართვა εარის დიელექტრიკის ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი მაკროსკოპული ელექტრული პარამეტრი. დიელექტრიკული მუდმივიε რაოდენობრივად ახასიათებს დიელექტრიკის პოლარიზაციის უნარს ელექტრულ ველში და ასევე აფასებს მისი პოლარობის ხარისხს; ε არის დიელექტრიკული მასალის მუდმივა მოცემულ ტემპერატურაზე და ელექტრული ძაბვის სიხშირეზე და გვიჩვენებს, რამდენჯერ აღემატება დიელექტრიკულთან კონდენსატორის მუხტს ვაკუუმში იმავე ზომის კონდენსატორის მუხტზე.

დიელექტრიკული მუდმივი განსაზღვრავს პროდუქტის ელექტრული ტევადობის მნიშვნელობას (კონდენსატორი, საკაბელო იზოლაცია და ა.შ.). ბრტყელი კონდენსატორის ტევადობისთვის თან,Ф, გამოიხატება ფორმულით (1)

სადაც S არის საზომი ელექტროდის ფართობი, m 2; h არის დიელექტრიკის სისქე, m. ფორმულიდან (1) ჩანს, რომ რაც უფრო დიდია მნიშვნელობა ε გამოყენებული დიელექტრიკი, მით მეტია კონდენსატორის ტევადობა იგივე ზომებით. თავის მხრივ, ელექტრული ტევადობა C არის პროპორციულობის კოეფიციენტი ზედაპირულ მუხტს შორის QK,დაგროვილი კონდენსატორი და მასზე გამოყენებული ელექტრული ძაბვა

ტრიალებდა U (2):

ფორმულიდან (2) გამომდინარეობს, რომ ელექტრული მუხტი QK,კონდენსატორის მიერ დაგროვილი მნიშვნელობის პროპორციულია ε დიელექტრიკი. იცის QKთქვენ შეგიძლიათ განსაზღვროთ კონდენსატორის იგეომეტრიული ზომები ε დიელექტრიკული მასალა მოცემული ძაბვისთვის.

განვიხილოთ მუხტის წარმოქმნის მექანიზმი QKდიელექტრიკის მქონე კონდენსატორის ელექტროდებზე და რა კომპონენტები ქმნიან ამ მუხტს. ამისათვის ჩვენ ვიღებთ ერთი და იგივე გეომეტრიული განზომილებების ორ ბრტყელ კონდენსატორს: ერთი ვაკუუმით, მეორე კი დიელექტრიკით სავსე ინტერელექტროდული სივრცით და მათზე იგივე ძაბვას ვაყენებთ. U(ნახ. 1). პირველი კონდენსატორის ელექტროდებზე იქმნება მუხტი Q0მეორე ელექტროდებზე - QK. თავის მხრივ, დატენვა QKარის გადასახადების ჯამი Q0და ქ(3):

დატენვა ქ 0 წარმოიქმნება E0 გარე ველით კონდენსატორის ელექტროდებზე ზედაპირის სიმკვრივის σ 0 გარე მუხტების დაგროვებით. ქ- ეს არის დამატებითი მუხტი კონდენსატორის ელექტროდებზე, რომელიც შექმნილია ელექტრული ძაბვის წყაროს მიერ დიელექტრიკის ზედაპირზე წარმოქმნილი შეკრული მუხტების კომპენსაციისთვის.

თანაბრად პოლარიზებულ დიელექტრიკულში, მუხტი ქშეესაბამება შეკრული მუხტების ზედაპირის სიმკვრივეს σ. მუხტი σ ქმნის E sz ველს, რომელიც მიმართულია E O ველის საპირისპიროდ.

განხილული დიელექტრიკის ნებართვა შეიძლება წარმოდგენილი იყოს როგორც დამუხტვის თანაფარდობა QKდამუხტვისთვის დიელექტრიკით სავსე კონდენსატორი Q0იგივე კონდენსატორი ვაკუუმით (3):

ფორმულიდან (3) გამომდინარეობს, რომ ნებართვა ε - მნიშვნელობა არის განზომილებიანი და ნებისმიერი დიელექტრიკისთვის ის აღემატება ერთიანობას; ვაკუუმის შემთხვევაში ε = 1. განხილული მაგალითიდან ასევე

ჩანს, რომ დატენვის სიმკვრივე დიელექტრიკის მქონე კონდენსატორის ელექტროდებზე ε ჯერ მეტია მუხტის სიმკვრივე კონდენსატორის ელექტროდებზე ვაკუუმში და ინტენსივობა ერთსა და იმავე ძაბვაზე ორივესთვის

მათი კონდენსატორები იგივეა და დამოკიდებულია მხოლოდ ძაბვის სიდიდეზე Uდა მანძილი ელექტროდებს შორის (E = U/სთ).

გარდა ფარდობითი ნებართვისა ε განასხვავებენ აბსოლუტური ნებართვა ε ა, f/m, (4)

რომელსაც არ აქვს ფიზიკური მნიშვნელობა და გამოიყენება ელექტროტექნიკაში.

პერმისტიულობის εr შედარებით ცვლილებას ტემპერატურის 1 კ-ით მატებასთან ერთად ნებადართულის ტემპერატურული კოეფიციენტი ეწოდება.

TKε = 1/ εr d εr/dT K-1 ჰაერისთვის 20°C ტემპერატურაზე TK εr = -2.10-6K-

ელექტრული დაბერება ფეროელექტროში გამოიხატება, როგორც εr-ის შემცირება დროთა განმავლობაში. მიზეზი დომენების გადანაწილებაა.

დროთა განმავლობაში გამტარიანობის განსაკუთრებით მკვეთრი ცვლილება შეინიშნება კიურის წერტილთან ახლოს მდებარე ტემპერატურაზე. ფეროელექტრიკის გათბობა კიურის წერტილის ზემოთ ტემპერატურამდე და შემდგომი გაგრილება εr უბრუნდება წინა მნიშვნელობას. დიელექტრიკის გამტარიანობის იგივე აღდგენა შეიძლება განხორციელდეს ფეროელექტრიკის გაზრდილი სიმტკიცის ელექტრული ველის გამოვლენით.

კომპლექსური დიელექტრიკებისთვის - ორი კომპონენტის მექანიკური ნარევი სხვადასხვა εr-ით პირველ მიახლოებით: εrx = θ1 εr1x θ εr2x, სადაც θ არის ნარევი კომპონენტების მოცულობითი კონცენტრაცია, εr არის ნარევი კომპონენტის ფარდობითი ნებადართულობა.

დიელექტრიკული პოლარიზაცია შეიძლება გამოწვეული იყოს: მექანიკური დატვირთვებით (პიეზოპოლარიზაცია პიეზოელექტრიკაში); გათბობა (პიროპოლარიზაცია პიროელექტრიკაში); სინათლე (ფოტოპოლარიზაცია).

დიელექტრიკის პოლარიზებულ მდგომარეობას ელექტრულ ველში E ახასიათებს ელექტრული მომენტი მოცულობის ერთეულზე, პოლარიზაცია Р, C/m2, რომელიც დაკავშირებულია მის ფარდობით გამშვებობასთან მაგ: Р = e0 (მაგ. - 1)Е, სადაც e0 = 8,85∙10-12 F / მ. ნამრავლს e0∙eg =e, F/m, ეწოდება აბსოლუტური ნებართვა. აირისებრ დიელექტრიკებში, მაგ., ცოტა განსხვავდება 1.0-დან, არაპოლარულ სითხეში და მყარში აღწევს 1.5 - 3.0, პოლარებში დიდი მნიშვნელობები აქვს; იონურ კრისტალებში მაგ. - 5-MO, ხოლო პეროვსკიტის კრისტალური მედის მქონეებში აღწევს 200-ს; ფეროელექტროში მაგ. - 103 და მეტი.

არაპოლარულ დიელექტრიკებში, მაგ. ოდნავ კლებულობს ტემპერატურის მატებასთან ერთად, პოლარულ ცვლილებებში ასოცირდება ამა თუ იმ ტიპის პოლარიზაციის უპირატესობებთან, იონურ კრისტალებში ის იზრდება, ზოგიერთ ფეროელექტრიკაში კიურის ტემპერატურაზე აღწევს 104 და მეტს. ტემპერატურის ცვლილებები მაგ. ხასიათდება ტემპერატურის კოეფიციენტით. პოლარული დიელექტრიკებისთვის დამახასიათებელი მახასიათებელია, მაგალითად, სიხშირის დიაპაზონის შემცირება, სადაც პოლარიზაციის დრო t არის T/2-ის პროპორციული.

მსგავსი ინფორმაცია.

ნივთიერების პოლარიზადობის დონე ხასიათდება სპეციალური მნიშვნელობით, რომელსაც დიელექტრიკული მუდმივი ეწოდება. მოდით განვიხილოთ რა არის ეს მნიშვნელობა.

დავუშვათ, რომ ვაკუუმში ორ დამუხტულ ფირფიტას შორის ერთგვაროვანი ველის ინტენსივობა უდრის E₀-ს. ახლა მათ შორის არსებული უფსკრული შეავსოთ ნებისმიერი დიელექტრიკით. რომლებიც ჩნდება დიელექტრიკისა და გამტარის საზღვარზე მისი პოლარიზაციის გამო, ნაწილობრივ ანეიტრალებს მუხტების მოქმედებას ფირფიტებზე. ამ ველის E ინტენსივობა გახდება E₀ ინტენსივობაზე ნაკლები.

გამოცდილება ცხადყოფს, რომ როდესაც ფირფიტებს შორის უფსკრული თანმიმდევრულად ივსება თანაბარი დიელექტრიკებით, ველის სიძლიერის სიდიდე განსხვავებული იქნება. ამრიგად, ფირფიტებს შორის ელექტრული ველის სიძლიერის თანაფარდობის მნიშვნელობის ცოდნა დიელექტრიკის Е₀-ის არარსებობის და დიელექტრიკის Е-ს თანდასწრებით, შეიძლება განისაზღვროს მისი პოლარიზება, ე.ი. მისი დიელექტრიკული მუდმივი. ეს მნიშვნელობა ჩვეულებრივ აღინიშნება ბერძნული ასოთი ⁇ (epsilon). ამიტომ, შეიძლება დაწეროთ:

დიელექტრიკული გამტარობა გვიჩვენებს, რამდენჯერ იქნება ეს მუხტები დიელექტრიკში (ჰომოგენური) ნაკლები ვაკუუმში.

მუხტებს შორის ურთიერთქმედების ძალის დაქვეითება გამოწვეულია საშუალების პოლარიზაციის პროცესებით. ელექტრულ ველში ატომებსა და მოლეკულებში ელექტრონები იკლებს იონებთან მიმართებაში და თ.ე. ის მოლეკულები, რომლებსაც აქვთ საკუთარი დიპოლური მომენტი (კერძოდ, წყლის მოლეკულები) ორიენტირდებიან ელექტრულ ველში. ეს მომენტები ქმნიან საკუთარ ელექტრულ ველს, რომელიც ეწინააღმდეგება იმ ველს, რამაც გამოიწვია მათი გამოჩენა. შედეგად, მთლიანი ელექტრული ველი მცირდება. მცირე სფეროებში ეს ფენომენი აღწერილია ნებართვის ცნების გამოყენებით.

ქვემოთ მოცემულია სხვადასხვა ნივთიერების ვაკუუმში გამტარიანობა:

ჰაერი……………………………………………….10006

პარაფინი…………………………………………………………………………………

პლექსიგლასი (პლექსიგლასი)……3-4

ებონიტი……………………………………4

ფაიფური………………………………….7

მინა……………………………….4-7

მიკა……………………………….4-5

აბრეშუმი ნატურალური ........... 4-5

ფიქალი..............................6-7

ქარვა…………………………………12.8

წყალი………………………………….81

ნივთიერებების დიელექტრიკული მუდმივების ეს მნიშვნელობები ეხება გარემოს ტემპერატურას 18–20 °C დიაპაზონში. ამრიგად, მყარი ნივთიერებების გამტარობა ოდნავ განსხვავდება ტემპერატურის მიხედვით, ფეროელექტრიკის გარდა.

პირიქით, აირებში ის მცირდება ტემპერატურის მატების გამო და იზრდება წნევის მატების გამო. პრაქტიკაში, იგი აღებულია როგორც ერთეული.

მცირე რაოდენობით მინარევები მცირე გავლენას ახდენს სითხეების დიელექტრიკული მუდმივის დონეზე.

თუ ორი თვითნებური წერტილის მუხტი მოთავსებულია დიელექტრიკში, მაშინ თითოეული ამ მუხტის მიერ შექმნილი ველის სიძლიერე მეორე მუხტის ადგილას მცირდება ორჯერ. აქედან გამომდინარეობს, რომ ძალა, რომლითაც ეს მუხტები ურთიერთქმედებენ ერთმანეთთან, ასევე დ-ჯერ ნაკლებია. მაშასადამე, დიელექტრიკულში მოთავსებული მუხტებისთვის ის გამოიხატება ფორმულით:

F = (q1q2)/(4π ⁇ ₐr²),

სადაც F არის ურთიერთქმედების ძალა, q1 და q2, არის მუხტების სიდიდეები, ԑ არის საშუალო აბსოლუტური ნებადართულობა, r არის მანძილი წერტილოვან მუხტებს შორის.

ԑ-ს მნიშვნელობა შეიძლება აჩვენოს რიცხობრივად ფარდობით ერთეულებში (ვაკუუმის აბსოლუტური ნებადართულობის მნიშვნელობის მიმართ). მნიშვნელობას ⁇ = ⁇ ⁇ ₐ/ ⁇ ₀ ეწოდება ფარდობითი ნებართვა. ის ცხადყოფს, რამდენჯერ არის მუხტების ურთიერთქმედება უსასრულო ერთგვაროვან გარემოში უფრო სუსტი, ვიდრე ვაკუუმში; ԑ = ԑₐ/ ⁇ ₀ ხშირად უწოდებენ კომპლექსურ ნებართვას. ԑ₀ სიდიდის რიცხვითი მნიშვნელობა, ისევე როგორც მისი განზომილება, დამოკიდებულია იმაზე, თუ რომელი ერთეულების სისტემაა არჩეული; და მნიშვნელობა არ არის დამოკიდებული. ამრიგად, CGSE სისტემაში ⁇ ₀ = 1 (ეს არის მეოთხე ძირითადი ერთეული); SI სისტემაში ვაკუუმის ნებართვა გამოიხატება როგორც:

ԑ₀ = 1/(4π˖9˖10⁹) ფარადი/მეტრი = 8,85˖10-1² f/m (ამ სისტემაში ⁇ ₀ არის მიღებული მნიშვნელობა).

დიელექტრიკული ნებართვა, ε-ის მნიშვნელობა, რომელიც ახასიათებს დიელექტრიკების პოლარიზაციას სიძლიერის ელექტრული ველის გავლენით E. დიელექტრიკული მუდმივი შედის კულონის კანონში, როგორც სიდიდე, რომელიც გვიჩვენებს რამდენჯერ აღემატება ორი თავისუფალი მუხტის ურთიერთქმედების ძალას დიელექტრიკი ნაკლებია ვიდრე ვაკუუმში. ურთიერთქმედების შესუსტება ხდება საშუალების პოლარიზაციის შედეგად წარმოქმნილი შეკრული მუხტების მიერ თავისუფალი მუხტების სკრინინგის გამო. შეკრული მუხტები წარმოიქმნება მუხტების (ელექტრონები, იონები) მიკროსკოპული სივრცითი გადანაწილების შედეგად მთლიანად ელექტრულად ნეიტრალურ გარემოში.

კავშირი პოლარიზაციის ვექტორებს P, ელექტრული ველის სიძლიერეს E და ელექტრული ინდუქციის D შორის იზოტროპულ გარემოში ერთეულების SI სისტემაში აქვს ფორმა:

სადაც ε 0 არის ელექტრული მუდმივი. დიელექტრიკული გამტარობა ε დამოკიდებულია ნივთიერების სტრუქტურასა და ქიმიურ შემადგენლობაზე, აგრეთვე წნევაზე, ტემპერატურაზე და სხვა გარე პირობებზე (ცხრილი).

აირებისთვის მისი ღირებულება 1-ს უახლოვდება, სითხეებისა და მყარი სხეულებისთვის იგი მერყეობს რამდენიმე ერთეულიდან რამდენიმე ათეულამდე, ფეროელექტროებისთვის შეიძლება მიაღწიოს 10 4-ს. ε-ის მნიშვნელობების ასეთი გავრცელება განპირობებულია სხვადასხვა პოლარიზაციის მექანიზმით, რომელიც ხდება სხვადასხვა დიელექტრიკებში.

კლასიკური მიკროსკოპული თეორია იწვევს არაპოლარული დიელექტრიკების ნებადართულობის სავარაუდო გამოხატვას:

სადაც n i არის i-ე სახის ატომების, იონების ან მოლეკულების კონცენტრაცია, α i არის მათი პოლარიზება, β i არის ეგრეთ წოდებული შიდა ველის ფაქტორი, კრისტალის ან ნივთიერების სტრუქტურული მახასიათებლების გამო. დიელექტრიკების უმრავლესობისთვის პერმისტიულობის 2-8 დიაპაზონში, β = 1/3. ჩვეულებრივ, გამშვებობა პრაქტიკულად დამოუკიდებელია გამოყენებული ელექტრული ველის სიდიდისგან დიელექტრიკის ელექტრულ დაშლამდე. ზოგიერთი ლითონის ოქსიდის და სხვა ნაერთების ε-ის მაღალი მნიშვნელობები განპირობებულია მათი სტრუქტურის თავისებურებებით, რაც საშუალებას იძლევა, E ველის მოქმედებით, დადებითი და უარყოფითი იონების ქველატების კოლექტიური გადაადგილება საპირისპირო მიმართულებით და ბროლის საზღვარზე მნიშვნელოვანი შეკრული მუხტების ფორმირება.

დიელექტრიკული პოლარიზაციის პროცესი ელექტრული ველის გამოყენებისას ვითარდება არა მყისიერად, არამედ გარკვეული დროის განმავლობაში τ (რელაქსაციის დრო). თუ E ველი იცვლება t დროში ჰარმონიული კანონის მიხედვით ω სიხშირით, მაშინ დიელექტრიკის პოლარიზაციას არ აქვს დრო, რომ მიჰყვეს მას და ჩნდება ფაზის განსხვავება δ რხევებს P და E შორის. რხევების P და E კომპლექსური ამპლიტუდების მეთოდით აღწერისას ნებადართულობა წარმოდგენილია რთული მნიშვნელობით:

ε = ε’ + iε",

უფრო მეტიც, ε' და ε" დამოკიდებულია ω-ზე და τ-ზე და თანაფარდობა ε"/ε' = tg δ განსაზღვრავს დიელექტრიკულ დანაკარგებს გარემოში. ფაზის ცვლა δ დამოკიდებულია τ თანაფარდობაზე და ველის პერიოდზე Т = 2π/ω. ტ<< 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 (მაღალი სიხშირეები) პოლარიზაცია არ ემთხვევა Ε, δ → π და ε' ცვლილებას ამ შემთხვევაში აღვნიშნავთ ε (∞) (პოლარიზაციის მექანიზმი „გამორთულია“). აშკარაა, რომ ε (0) > ε (∞), ხოლო მონაცვლეობით ველებში ნებადართულობა გამოდის ω-ს ფუნქცია. ω = l/τ-თან ახლოს, ε' იცვლება ε (0)-დან ε (∞)-მდე (დისპერსიის რეგიონი) და დამოკიდებულება tgδ(ω) გადის მაქსიმუმზე.

დისპერსიის რეგიონში ε'(ω) და tgδ(ω) დამოკიდებულებების ბუნება განისაზღვრება პოლარიზაციის მექანიზმით. იონური და ელექტრონული პოლარიზაციის შემთხვევაში შეკრული მუხტების ელასტიური გადაადგილებით, P(t) ცვლილებას E ველის ეტაპობრივად ჩართვით აქვს დარბილებული რხევების ხასიათი და დამოკიდებულებები ε'(ω) და tgδ(ω. ) რეზონანსული ეწოდება. ორიენტაციური პოლარიზაციის შემთხვევაში P(t)-ის დადგენა ექსპონენციალურია, ხოლო დამოკიდებულებებს ε'(ω) და tgδ(ω) რელაქსაცია ეწოდება.

დიელექტრიკული პოლარიზაციის გაზომვის მეთოდები ეფუძნება ელექტრომაგნიტური ველის ურთიერთქმედების ფენომენებს მატერიის ნაწილაკების ელექტრო დიპოლურ მომენტებთან და განსხვავებულია სხვადასხვა სიხშირისთვის. მეთოდების უმეტესობა ω ≤ 10 8 ჰც-ზე დაფუძნებულია გამოკვლეული დიელექტრიკით სავსე საზომი კონდენსატორის დამუხტვისა და განმუხტვის პროცესზე. მაღალ სიხშირეებზე გამოიყენება ტალღის გამტარი, რეზონანსული, მრავალსიხშირული და სხვა მეთოდები.

ზოგიერთ დიელექტრიკში, მაგალითად, ფეროელექტრიკებში, პროპორციული ურთიერთობა P და Ε [P = ε 0 (ε – 1)E] და, შესაბამისად, D და E შორის, ირღვევა პრაქტიკაში მიღწეულ ჩვეულებრივ ელექტრულ ველებშიც კი. ფორმალურად, ეს აღწერილია, როგორც დამოკიდებულება ε(Ε) ≠ const. ამ შემთხვევაში, დიელექტრიკის მნიშვნელოვანი ელექტრული მახასიათებელია დიფერენციალური გამტარობა:

არაწრფივი დიელექტრიკებში, ε diff-ის მნიშვნელობა ჩვეულებრივ იზომება სუსტ მონაცვლეობით ველებში ძლიერი მუდმივი ველის ერთდროული დაწესებით, ხოლო ε ცვლადი კომპონენტის განსხვავებას ეწოდება შექცევადი გამტარობა.

განათებული იხილეთ ქ. დიელექტრიკები.

დიელექტრიკული მუდმივი (დიელექტრიკული მუდმივი) არის ფიზიკური სიდიდე, რომელიც ახასიათებს ნივთიერების უნარს, შეამციროს ამ ნივთიერებაში ელექტრული ურთიერთქმედების ძალები ვაკუუმთან შედარებით. ამრიგად, D.p. გვიჩვენებს, რამდენჯერ ნაკლებია ელექტრული ურთიერთქმედების ძალები მატერიაში, ვიდრე ვაკუუმში.

D. p. - მახასიათებელი, რომელიც დამოკიდებულია დიელექტრიკული ნივთიერების სტრუქტურაზე. ელექტრონები, იონები, ატომები, მოლეკულები ან მათი ცალკეული ნაწილები და ნებისმიერი ნივთიერების უფრო დიდი მონაკვეთები ელექტრულ ველში პოლარიზებულია (იხ. პოლარიზაცია), რაც იწვევს გარე ელექტრული ველის ნაწილობრივ განეიტრალებას. თუ ელექტრული ველის სიხშირე შეესაბამება ნივთიერების პოლარიზაციის დროს, მაშინ გარკვეული სიხშირის დიაპაზონში ხდება დისპერსიული ნაწილაკების დისპერსია, ანუ მისი სიდიდის დამოკიდებულება სიხშირეზე (იხ. დისპერსია). ნივთიერების DP დამოკიდებულია როგორც ატომების და მოლეკულების ელექტრულ თვისებებზე, ასევე მათ ურთიერთგანლაგებაზე, ანუ ნივთიერების სტრუქტურაზე. მაშასადამე, D. p.-ის განმარტება ან მისი ცვლილებები გარემო პირობებიდან გამომდინარე გამოიყენება ნივთიერების სტრუქტურის და, კერძოდ, სხეულის სხვადასხვა ქსოვილების შესწავლისას (იხ. ბიოლოგიური სისტემების ელექტრული გამტარობა).

სხვადასხვა ნივთიერებებს (დიელექტრიკებს), მათი სტრუქტურისა და აგრეგაციის მდგომარეობიდან გამომდინარე, აქვთ D. p.-ის განსხვავებული მნიშვნელობები (ცხრილი).

მაგიდა. ზოგიერთი ნივთიერების გამტარიანობის მნიშვნელობა

სამედიცინო-ბიოლისთვის განსაკუთრებული მნიშვნელობა აქვს კვლევას დ. პოლარულ სითხეებში. მათი ტიპიური წარმომადგენელია წყალი, რომელიც შედგება დიპოლებისგან, რომლებიც ორიენტირებულია ელექტრულ ველზე დიპოლისა და ველის მუხტების ურთიერთქმედების გამო, რაც იწვევს დიპოლის ან ორიენტაციის პოლარიზაციას. წყლის D. p.-ის მაღალი ღირებულება (80 t ° 20 °) განსაზღვრავს მასში სხვადასხვა ქიმიური ნივთიერების დისოციაციის მაღალ ხარისხს. ნივთიერებები და მარილების, ტო-ტ, ფუძეების და სხვა ნაერთების კარგი ხსნადობა (იხ. დისოციაცია, ელექტროლიტები). წყალში ელექტროლიტის კონცენტრაციის მატებასთან ერთად, მისი DP-ის მნიშვნელობა მცირდება (მაგალითად, მონოვალენტური ელექტროლიტებისთვის, წყლის DP მცირდება ერთით მარილის კონცენტრაციის 0,1 მ-ით გაზრდით).

უმეტესი ბიოლი, ობიექტები მიეკუთვნება ჰეტეროგენულ დიელექტრიკებს. ბიოლის იონების ურთიერთქმედებისას ელექტრული ველის მქონე ობიექტს აქვს არსებითი მნიშვნელობა მონაკვეთის საზღვრების პოლარიზაციას (იხ. მემბრანები ბიოლოგიური). რაც უფრო დიდია პოლარიზაციის სიდიდე, მით უფრო დაბალია ელექტრული ველის სიხშირე. მას შემდეგ, რაც ინტერფეისის ბიოლის პოლარიზაცია, ობიექტი დამოკიდებულია მათ გამტარიანობაზე (იხ.) იონებისთვის, აშკარაა, რომ ეფექტური D. p. დიდწილად განისაზღვრება მემბრანების მდგომარეობით.

ვინაიდან ისეთი რთული ჰეტეროგენული ობიექტის პოლარიზაციას, როგორიც არის ბიოლოგიური, აქვს განსხვავებული ბუნება (კონცენტრაცია, მაკროსტრუქტურული, ორიენტირებული, იონური, ელექტრონული და ა. მკვეთრად გამოხატული. პირობითად, არსებობს D. დისპერსიის დისპერსიის სამი რეგიონი: ალფა დისპერსია (1 kHz-მდე სიხშირეზე), ბეტა დისპერსია (სიხშირე რამდენიმე kHz-დან ათეულ MHz-მდე) და გამა დისპერსია (სიხშირეები 10 9 Hz ზემოთ); ბიოლში, ობიექტებში, როგორც წესი, არ არსებობს მკაფიო საზღვარი დისპერსიის არეებს შორის.

გაუარესების ფუნქციების დროს, ბიოლის, ობიექტის D.-ს დისპერსია დაბალ სიხშირეზე მცირდება სრულ გაქრობამდე (ქსოვილის სიკვდილის დროს). მაღალ სიხშირეებზე, D. p.-ის სიდიდე მნიშვნელოვნად არ იცვლება.

D.p იზომება სიხშირის ფართო დიაპაზონში და, სიხშირის დიაპაზონიდან გამომდინარე, მნიშვნელოვნად იცვლება გაზომვის მეთოდებიც. 1 ჰც-ზე ნაკლები ელექტრული დენის სიხშირეზე გაზომვა ხდება საცდელი ნივთიერებით სავსე კონდენსატორის დამუხტვის ან განმუხტვის მეთოდით. დატენვის ან განმუხტვის დენის დროზე დამოკიდებულების ცოდნით, შესაძლებელია განისაზღვროს არა მხოლოდ კონდენსატორის ელექტრული ტევადობის მნიშვნელობა, არამედ მასში არსებული დანაკარგებიც. 1-დან 3 10 8 ჰც-მდე სიხშირეებზე D.-ის საზომი და. გამოიყენება სპეციალური რეზონანსული და ხიდის მეთოდები, რომლებიც შესაძლებელს ხდის ყოვლისმომცველად გამოიკვლიოს ცვლილებები სხვადასხვა ნივთიერების დ.-ში ყველაზე სრულყოფილი და მრავალმხრივი.

მედიცინა-ბიოლოგიაში კვლევები ყველაზე ხშირად იყენებენ ალტერნატიული დენის სიმეტრიულ ხიდებს გაზომილი ზომების პირდაპირი წაკითხვით.

ბიბლიოგრაფია:დიელექტრიკისა და ნახევარგამტარების მაღალი სიხშირის გათბობა, რედ. ა.ვ.ნეტუშილა, მ. - ლ., 1959, ბიბლიოგრაფია; ერთად edunov B. I. და Fran to-K და me-n of e c to და y D. A. ბიოლოგიური ობიექტების დიელექტრიკული მუდმივი, Usp. ფიზიკური მეცნიერებები, ტ.79, გ. 4, გვ. 617, 1963, ბიბლიოგრ.; ელექტრონიკა და კიბერნეტიკა ბიოლოგიასა და მედიცინაში, ტრანს. ინგლისურიდან, რედ. P. K. Anokhin, გვ. 71, მ., 1963, ბიბლიოგრ.; Em F. დიელექტრიკული გაზომვები, ტრანს. გერმანულიდან., მ., 1967, ბიბლიოგრ.