Диэлектрическая проницаемость и электрическая постоянная

Электрическая постоянная — характеристика вакуума, она описывает его электрические свойства. А диэлектрическая проницаемость описывает свойства веществ – диэлектриков, ослабляющих взаимодействие зарядов.

Электрическая постоянная

Обозначают ее \(\large \varepsilon_{0}\), она описывает электрические свойства вакуума и является одной из фундаментальных физических постоянных.

Значение электрической постоянной равно:

\[\large \boxed { \varepsilon_{0} = 8{,}85 \cdot 10^{-12}  \left(\frac{\text{Кл}^{2}}{ H \cdot \text{м}^{2}}\right) }\]

Совместно с магнитной постоянной (ссылка) \(\large \mu_{0}\) определяет скорость, с которой в вакууме распространяются электромагнитные волны (например, видимый свет).

В формуле закона Кулона присутствует константа «k». Число «k» вычисляют по формуле, которая связывает его с постоянной \(\large \varepsilon_{0}\) так:

\[\large \boxed { k = \frac{1}{4\pi \cdot \varepsilon_{0}} } \]

Так же, эта константа встречается в формуле, описывающей напряженность электрического поля.

Диэлектрическая проницаемость вещества

Некоторые вещества могут ослаблять взаимодействие зарядов.

Вещества, ослабляющие взаимодействие заряженных частиц, называют изолирующими веществами, или диэлектриками.

Для пояснения рассмотрим электрические свойства дистиллированной воды.

Расположим в вакууме два положительных заряда на некотором расстоянии один от другого, они будут отталкиваться Кулоновскими силами.

Затем, не меняя заряды и расстояние между ними, переместим их в дистиллированную воду. Мы обнаружим, что в воде они будут отталкиваться слабее в 81 раз (рис. 1).

Два положительных заряда в воде отталкиваются слабее в 81 раз, чем в вакууме
Рис. 1. Два положительных заряда, расположенных на расстоянии r в дистиллированной воде, отталкиваются в 81 раз слабее, чем в вакууме

В нижней части рисунка силы отталкивания зарядов в воде обозначены короткими синими векторами. Длина этих векторов должна быть в 81 раз меньше, чем длина векторов сил в вакууме в верхней части рисунка. Однако, векторы имеют большую длину на рисунке, чем в реальности, так как, если их уменьшить в нужное число раз, то их невозможно будет рассмотреть.

Диэлектрическая проницаемость \(\large \varepsilon\) описывает изолирующие свойства диэлектриков. Она показывает, во сколько раз внутри вещества — диэлектрика ослабляется взаимодействие зарядов.

\[\large \boxed { \varepsilon = \frac{F_{\text{вакуум}}}{ F_{\text{вещество}}} } \]

Ослабление взаимодействия происходит за счет ослабления напряженности электростатического поля в диэлектрике.

\[\large \boxed { \varepsilon = \frac{\overrightarrow{E_{\text{вакуум}}}}{\overrightarrow{E_{\text{вещество}}}} } \]

Диэлектрическая проницаемость некоторых веществ

Вы можете использовать данные таблички для решения большинства школьных задач физики.

Таблица диэлектрическая проницаемость некоторых твердых веществ
Табличка 1. Диэл. проницаемости некоторых твердых веществ

Для некоторых веществ значения проницаемости округлены. К примеру, существуют стекла, имеющие значение проницаемости 6,0, и в то же время, проницаемость некоторых стекол может достигать значения 10,0. А в таблице для стекла указано среднее значение 8,0.

Таблица диэлектрическая проницаемость некоторых жидких веществ
Табличка 2. Диэл. проницаемости некоторых жидкостей

Чтобы осуществить более серьезные расчеты, не относящиеся к учебным, пожалуйста, воспользуйтесь специализированными справочниками.

Выводы

  1. Существуют отличия между величинами \(\large \varepsilon_{0}\) и \(\large \varepsilon\).
  2. Электрическая постоянная \(\large \varepsilon_{0}\) – описывает электрические свойства вакуума, а диэлектрическая проницаемость \(\large \varepsilon\) – это характеристика вещества.
  3. Коэффициент \(\large \varepsilon\), который показывает, во сколько раз слабее заряды взаимодействуют в веществе по сравнению с вакуумом, называется диэлектрической проницаемостью вещества.

 

Ссылка на основную публикацию
Вставить формулу как
Блок
Строка
Дополнительные настройки
Цвет формулы
Цвет текста
#333333
Используйте LaTeX для набора формулы
Предпросмотр
\({}\)
Формула не набрана
Вставить
Adblock
detector