Suhteline dielektriline läbitavus

Suhteline dielektriline läbitavus ehk keskkonna dielektriline läbitavus on dimensioonitu füüsikaline suurus, mis näitab, mitu korda on elektrivälja tugevus homogeenses materjalis väiksem väljatugevusest vaakumis.

Mõnede materjalide suhtelised dielektrilised läbitavused toatemperatuuril 1 kHz sagedusega raadiolainete jaoks ^[1]

Material	ε
Vaakum	1 (definitsiooni järgi)
Õhk	1,00058986 ± 0,00000050 (normaaltingimustel 0,9 MHz jaoks),[2]
PTFE/Teflon	2,1
Polüetüleen	2,25
Polüimiid	3,4
Polüpropüleen	2,2–2,36
Polüstüreen	2,4–2,7
Süsinikdisulfiid	2,6
Paber	3,85
Elektroaktiivsed polümeerid	2–12
Ränidioksiid	3,9 [3]
Betoon	4,5
Klaas	4,7 (3,7–10)
Kumm	7
Teemant	5,5–10
Keedusool	3–15
Grafiit	10–15
Räni	11,68
Ammoonium	26, 22, 20, 17 (−80, −40, 0, 20 °C)
Metanool	30
Etüleenglükool	37
Furfuraal	42,0
Glütserool	41,2, 47, 42,5 (0, 20, 25 °C)
Vesi	88, 80,1, 55,3, 34,5 (0, 20, 100, 200 °C) Nähtava valguse jaoks: 1,77
Vesinikfluoriidhape	83,6 (0 °C)
Formamiid	84,0 (20 °C)
Väävelhape	84–100 (20–25 °C)
Vesinikperoksiid	128 aq–60 (−30–25 °C)
Sinihape	158,0–2,3 (0–21 °C)
Titaandioksiid	86–173
Strontsiumtitanaat	310
Baarium-strontsiumtitanaat	500
Baariumtitanaat	1250 – 10 000 (20–120 °C)
Plii-tsirkonaattitanaat	500–6000
Conjugated polymers	1,8-6 kuni 100 000[4]
Kaltsium-vasktitanaat	>250 000[5]

Suhtelist dielektrilist läbitavus tähistatakse tavaliselt sümboliga ε. See on defineeritud järgmise valemi abil:

${\displaystyle \varepsilon _{=}{\frac {\varepsilon _{a}}{\varepsilon _{0}}},}$

kus ε_a on konkreetse keskkonna absoluutne dielektriline läbitavus ja ε₀ – vaakumi absoluutne dielektriline läbitavus.

Ajas muutuva elektrivälja juhul sõltub suhteline dielektriline läbitavus ka sagedusest. Sagedusest sõltuv dielektriline läbitavus on kompleksarvuline suurus, kusjuures dielektrilise läbitavuse argument kirjeldab faasinihkeid.

Mõõtmine

Kondensaatori mahtuvus on võrdeline (suhtelise) dielektrilise läbitavusega. Näiteks plaatkondensaatori mahtuvus avaldub kujul

${\displaystyle C={\frac {\varepsilon \varepsilon _{0}S}{d}},}$

kus S on kondensaatori ühe plaadi pindala, d – plaatidevaheline kaugus ja ε – plaatidevahelise dielektriku suhteline dielektriline läbitavus. Dielektriku vahetamisel muutub seega ka kondensaatori mahtuvus, kusjuures kehtib

${\displaystyle \varepsilon ={\frac {C}{C_{0}}},}$

kus C₀ on sama (või samade mõõtmetega) kondensaatori mahtuvus juhul, kui plaatide vahel on vaakum. Kuna vaakumi tekitamine on keerukas, siis võib tundmatu läbitavusega dielektriku asendada materjaliga, mille suhteline läbitavus on meile teada (näiteks õhuga), sel juhul avaldub otsitav dielektriline läbitavus kujul

${\displaystyle \varepsilon =\varepsilon _{x}{\frac {C}{C_{x}}},}$

kus C_x on sama kondensaatori mahtuvus juhul, kui plaatide vahel on tuntud dielektrilise läbitavusega ε_x materjal.

Murdumisnäitaja

Keskkonna absoluutne murdumisnäitaja avaldub:

${\displaystyle n={\sqrt {\epsilon \mu }}}$,

kus μ on keskkonna magnetiline läbitavus. Et enamiku ainete jaoks on μ väga lähedal 1-le, siis saab murdumisnäitajat suhtelise dielektrilise läbitavuse kaudu sageli üsna täpselt hinnata.

Vaata ka

• Dielektriline läbitavus
• Absoluutne dielektriline läbitavus
• Dielektriline vastuvõtlikkus

Viited

1. Dielectric Constants of Materials (2007). Clipper Controls.
2. L. G. Hector and H. L. Schultz (1936). The Dielectric Constant of Air at Radiofrequencies. Physics. Kd 7. Lk 133–136. DOI:10.1063/1.1745374.
3. Paul R. Gray, Paul J. Hurst, Stephen H. Lewis, Robert G. Meyer (2009). Analysis and Design of Analog Integrated Circuits (Fifth ed.). New York: Wiley. Lk 40. ISBN 978-0-470-24599-6.{{cite book}}: CS1 hooldus: mitu nime: autorite loend (link)
4. Pohl, Herbert A. (1986). "Giant polarization in high polymers". Journal of Electronic Materials. 15: 201. Bibcode:1986JEMat..15..201P. DOI:10.1007/BF02659632.
5. http://www.shef.ac.uk/ccl/research/ccto.html%5B%5D