گذردهی نسبی

گذردهی نسبی یک ماده تحت شرایطی خاص، میزان توانایی آن ماده برای متمرکز کردن خطوط شار میدان الکتروستاتیکی را نشان می‌دهد. به بیان دقیق‌تر می‌توان این کمیت را برابر با نسبت ظرفیت خازنی با دی‌الکتریک مربوط به ظرفیت خازنی که دی‌الکتریک آن خلأ (به‌طور تقریبی ٬هوا) است تعریف نمود.

گذردهی نسبی برخی از مواد در دمای اتاق و تحت موج‌های رادیویی

مواد	εr
خلأ	۱ (بنابر تعریف)
جو زمین	۷۰۰۰۱۰۰۰۵۸۹۸۶۰۰۰۰۰۰♠۱٫۰۰۰۵۸۹۸۶±۰٫۰۰۰۰۰۰۵۰ (در شرایط استاندارد دما و فشار ، برای ۰/۹ مگاهرتز),[1]
پلی تترافلوئورواتیلن/تفلون	۲٫۱
پلی‌اتیلن/XLPE	۲٫۲۵۰۰
پلی‌آمید	۳٫۴
پلی‌پروپیلن	&10000000000000002279999 ۲/۲–۲/۳۶
پلی‌استایرن	&10000000000000002549999 ۲/۴–۲/۷
کربن دی‌سولفید	۲٫۶
مایلار	۳٫۱[2]
کاغذ، printing, 200 kHz,	۱٫۴[3]
پلیمر الکترواکتیو	&10000000000000007000000 ۲–۱۲
میکا	&10000000000000004500000 ۳–۶[2]
سیلیسیم دی‌اکسید	۳٫۹[4]
یاقوت کبود	&10000000000000010000000 ۸/۹–۱۱/۱ (۰۷ ناهمسانگرد)[5]
بتن	۴٫۵
پیرکس (شیشه)	۴٫۷ (۳/۷–۱۰)
نئوپرن	۶٫۷[2]
لاستیک طبیعی	۷
الماس	&10000000000000007750000 ۵/۵–۱۰
نمک	&10000000000000009000000 ۳–۱۵
گرافیت	&10000000000000012500000 ۱۰–۱۵
سیلیسیم	۱۱٫۶۸
سیلیکون نیترید	&10000000000000007500000 ۷–۸ (بس‌بلورین، 1 MHz)[6][7]
آمونیاک	&10000000000000017000000 26, 22, 20, 17 (−۸۰, −۴۰, ۰, +۲۰ °C)
متانول	۳۰
اتیلن گلیکول	۳۷
فورفورال	۴۲٫۰
گلیسیرین	&10000000000000047000000 41.2, 47, 42.5 (0, 20, 25 °C)
آب	&10000000000000080200000 87.9, 80.2, 55.5 (۰, ۲۰, ۱۰۰ °C)[8] برای نور مرئی: ۱/۷۷
هیدروفلوئوریک اسید	&10000000000000083599999 175, 134, 111, 83.6 −۷۳ °C, −۴۲ °C, −۲۷ °C, 0 °C),
هیدرازین	۵۲٫۰ (20 °C),
فرم‌آمید	۸۴٫۰ (20 °C)
سولفوریک اسید	&10000000000000084000000 ۸۴–۱۰۰ (۲۰–۲۵ °C)
هیدروژن پراکسید	&10000000000000060000000 128 محلول آبی–۶۰ (−۳۰–۲۵ °C)
هیدروژن سیانید	&10000000000000002299999 ۱۵۸/۰–۲/۳ (۰–۲۱ °C)
تیتانیوم دی‌اکسید	&10000000000000129500000 ۸۶–۱۷۳
تیتانات استرانسیم	۳۱۰
باریم تیتانات استرانسیم	۵۰۰
تیتانات باریم[9]	&10000000000001200000000 ۱۲۰۰–۱۰٬۰۰۰ (۲۰–۱۲۰ °C)
تیتانات زیرکونات سرب	&10000000000002350000000 ۵۰۰–۶۰۰۰
پلیمرهای مزدوج	&10000000000050000000000 ۱/۸–۶ تا ۱۰۰٬۰۰۰[10]
کلسیم مس تیتانات	&10000000000250000000000 >۲۵۰٬۰۰۰[11]

گذردهی نسبی یک ماده تابعی از بسامد میدان الکتریکی اعمال‌شده‌است. گذردهی نسبی برای میدان با بسامد صفر، گذردهی نسبی استاتیک یا ثابت دی‌الکتریک نام دارد. از دیگر نام‌های به کار رفته برای گذردهی نسبی در بسامد صفر، می‌توان به ثابت دی‌الکتریک نسبی یا ثابت دی‌الکتریک ایستا (استاتیک) اشاره کرد.

تعریف

گذردهی نسبی معمولاً با ${\displaystyle \varepsilon _{r}(\omega )}$ نشان داده‌می‌شود و بدین صورت تعریف می‌گردد:

${\displaystyle \varepsilon _{r}(\omega )={\frac {\varepsilon (\omega )}{\varepsilon _{0}}},}$

که در آن ${\displaystyle \varepsilon (\omega )}$ گذردهی مطلق وابسته به فرکانس و عددی مختلط و ${\displaystyle \varepsilon _{0}}$ نیز ثابت گذردهی خلأ است. گذردهی نسبی یک کمیت بدون بعد و معمولاً عددی مختلط است. قسمت موهومی آن مربوط به تغییر فاز بردار قطبش و بردار میدان الکتریکی است که عامل تضعیف موج الکترومغناطیسی منتشر شونده در ماده است.

بنا به تعریف، ثابت گذردهی خطی خلأ برابر با ۱ است^[12] (خطی)، هرچند در الکترودینامیک کوانتومی برخی اثرات غیرخطی برای خلأ در شدت‌های بالا روی می‌دهند.^[12]

جستارهای وابسته

• طیف‌سنجی امپدانس الکتروشیمیایی
• ثابت گذردهی خلأ
• ضریب شکست

منابع

1. Hector, L. G.; Schultz, H. L. (1936). "The Dielectric Constant of Air at Radiofrequencies". Physics. 7 (4): 133–136. Bibcode:1936Physi...7..133H. doi:10.1063/1.1745374.
2. Young, H. D.; Freedman, R. A.; Lewis, A. L. (2012). University Physics with Modern Physics (13th ed.). Addison-Wesley. p. 801. ISBN 978-0-321-69686-1.
3. Borch, Jens; Lyne, M. Bruce; Mark, Richard E. (2001). Handbook of Physical Testing of Paper Vol. 2 (2 ed.). CRC Press. p. 348. ISBN 0-203-91049-4.
4. Gray, P. R.; Hurst, P. J.; Lewis, S. H.; Meyer, R. G. (2009). Analysis and Design of Analog Integrated Circuits (5th ed.). Wiley. p. 40. ISBN 978-0-470-24599-6.
5. Harman, A. K.; Ninomiya, S.; Adachi, S. (1994). "Optical constants of sapphire (α‐Al₂O₃) single crystals". Journal of Applied Physics. 76 (12): 8032–8036. Bibcode:1994JAP....76.8032H. doi:10.1063/1.357922.
6. "Fine Ceramics" (PDF). توشیبا.
7. "Material Properties Charts" (PDF). Ceramic Industry. 2013. {{cite magazine}}: Cite magazine requires |magazine= (help)
8. Archer, G. G.; Wang, P. (1990). "The Dielectric Constant of Water and Debye-Hückel Limiting Law Slopes". Journal of Physical and Chemical Reference Data. 19 (2): 371–411. doi:10.1063/1.555853.
9. "Permittivity". schools.matter.org.uk. Archived from the original on 2016-03-11.
10. Pohl, H. A. (1986). "Giant polarization in high polymers". Journal of Electronic Materials. 15 (4): 201. Bibcode:1986JEMat..15..201P. doi:10.1007/BF02659632.
11. Guillemet-Fritsch, S.; Lebey, T.; Boulos, M.; Durand, B. (2006). "Dielectric properties of CaCu₃Ti₄O₁₂ based multiphased ceramics" (PDF). Journal of the European Ceramic Society. 26 (7): 1245. doi:10.1016/j.jeurceramsoc.2005.01.055.
12. John David Jackson (1998). Classical Electrodynamics (Third ed.). New York: Wiley. p. ۱۵۴. ISBN 0-471-30932-X.