Dielektrická konstanta

Dielektrická permitivita ( a ) je koeficient zahrnutý v matematickém zápisu Coulombova zákona pro interakční sílu bodových nábojů a umístěný v homogenním izolačním (dielektrickém) prostředí ve vzájemné vzdálenosti: $\varepsilon _{r}$ $\varepsilon _{a}$ $q_{1}$ $q_{2}$ $r_{12}$

F={\frac {1}{4\pi \varepsilon _{a))}\cdot {\frac {|q_{1}q_{2}|}{r_{12}^{2)) },

stejně jako v rovnici spojení vektoru elektrické indukce s intenzitou elektrického pole :

\mathbf {D} =\varepsilon _{a}\mathbf {E}

v uvažovaném prostředí [1] .

Zavádí se absolutní ( ) a relativní ( r, z latinského relativus [-a, -um] — relativní) propustnost: $\varepsilon _{a}$ $\varepsilon _{r}$

\varepsilon _{a}=\varepsilon _{0}\varepsilon _{r},

kde je elektrická konstanta [2] . $\varepsilon_{0}$

Samotný termín "dielektrická konstanta" se používá jak pro , tak pro ; pro stručnost je jedna z těchto veličin (v ruské literatuře častěji , v anglickém jazyce ) přeznačena na (z kontextu je většinou jasné, o jakou prostupnost mluvíme). $\varepsilon _{r}$ $\varepsilon _{a}$ $\varepsilon _{r}$ $\varepsilon _{a}$ $\varepsilon$

Hodnota je bezrozměrná a pokud jde o rozměry, shoduje se s (v mezinárodní soustavě jednotek (SI): farad na metr, F / m). $\varepsilon _{r}$ $\varepsilon _{a}$ $\varepsilon_{0}$

Permeabilita ukazuje, kolikrát je interakční síla dvou elektrických nábojů v určitém prostředí menší než ve vakuu , pro které . $\varepsilon _{r}$ $\varepsilon _{r}=1$

Rozdíl v permeabilitě od jednoty je způsoben účinkem dielektrické polarizace působením vnějšího elektrického pole , v důsledku čehož se vytváří vnitřní opačně nasměrované pole. V nízkofrekvenční oblasti se hodnota propustnosti reálných médií obvykle pohybuje v rozmezí 1-100, ale u feroelektrik jde o desítky a stovky tisíc. V závislosti na frekvenci elektrického pole se hodnota mírně zvyšuje v oblastech mimo pásma nebo linie absorpce elektromagnetického záření tímto materiálem, ale prudce klesá v blízkosti čar nebo pásem, díky čemuž je vysokofrekvenční permitivita nižší. než ta statická. Existuje souvislost mezi permeabilitou a indexem lomu látky: pro nemagnetické neabsorbující médium $\omega$ $\varepsilon _{r}>1$ $\varepsilon _{r}(\omega )$ $n^{2}(\omega )=\varepsilon _{r}(\omega ).$

Relativní permitivita je jedním z „elektromagnetických parametrů“ prostředí, ovlivňující rozložení složek vektoru síly elektromagnetického pole v prostoru a popisující prostředí v materiálových rovnicích elektrodynamiky ( Maxwellovy rovnice ). $\varepsilon _{r}$

Absolutní permitivita vakua

Elektrická konstanta , známá také jako „absolutní permitivita vakua“, v soustavě jednotek SI je:

\varepsilon _{0}\cca 8{,}85\cdot 10^{-12}

f/m

(má rozměr L −3 M −1 T 4 I 2 ).

V systému ČGS se však stejná konstanta v ČGS často vůbec nepoužívá a vzorce se vhodně modifikují. Například Coulombův zákon: $\varepsilon _{0}=1/4\pi ,$ $\varepsilon_{0}$

F=\varepsilon _{r}^{-1}\cdot |q_{1}q_{2}|/r_{12}^{2}.

Elektrická konstanta souvisí s magnetickou konstantou a rychlostí světla ve vakuu:

\varepsilon _{0}\mu _{0}=c^{-2}.

Níže jsou uvedeny všechny vzorce pro SI a symbol se používá jako náhrada ( ). $\varepsilon$ $\varepsilon _{r}$ $\varepsilon _{a}=\varepsilon _{0}\varepsilon$

Dielektrický polarizační efekt a permeabilita

Vlivem elektrického pole dochází v dielektriku k polarizaci - jevu spojenému s omezeným posunem nábojů vzhledem k rovnovážné poloze bez vnuceného elektrického pole nebo rotace elektrických dipólů .

Tento jev charakterizuje elektrický polarizační vektor rovný dipólovému momentu jednotkového objemu dielektrika. Při absenci vnějšího pole jsou dipóly orientovány náhodně (viz obrázek výše), s výjimkou speciálních případů spontánní polarizace ve feroelektrikách. V přítomnosti pole se dipóly ve větší či menší míře (na obrázku níže) otáčejí v závislosti na susceptibilitě konkrétního materiálu a susceptibilita zase určuje permeabilitu . $\mathbf {P} ,$ $\chi (\omega )$ $\varepsilon (\omega )$

Kromě dipólové orientace existují další mechanismy polarizace. Polarizace nemění celkový náboj v žádném makroskopickém objemu, je však doprovázena vznikem vázaných elektrických nábojů na povrchu dielektrika a v místech materiálových nehomogenit. Tyto vázané náboje vytvářejí dodatečné makroskopické pole v dielektriku, obvykle namířené proti vnějšímu superponovanému poli. V důsledku toho, co je důsledkem elektrické polarizace materiálů. $\varepsilon _{a}\neq \varepsilon _{0}$

Role permitivity média ve fyzice

Relativní permitivita média spolu s jeho relativní magnetickou permeabilitou a elektrickou vodivostí ovlivňuje rozložení síly elektromagnetického pole v prostoru a používá se k popisu média v systému Maxwellových rovnic . $\varepsilon$ $\mu$ $\sigma ,$

Médium s hodnotami a nazývá se ideální dielektrikum (dielektrikum bez absorpce, dielektrikum bez ztrát), určuje pro něj takové sekundární parametry, jako je index lomu média, rychlost šíření, fázová rychlost a faktor zkracování. elektromagnetické vlny v médiu, vlnový odpor média. $\mu=1$ $\sigma=0$ $\varepsilon$

Relativní permitivita reálných dielektrik (dielektrika se ztrátami, dielektrika s absorpcí, pro která ) ovlivňuje také hodnotu tangens dielektrických ztrát a koeficient absorpce elektromagnetické vlny v prostředí. $\sigma >0$

Relativní permitivita média ovlivňuje elektrickou kapacitu vodičů v něm umístěných : zvýšení vede ke zvýšení kapacity. Při změně v prostoru (tedy pokud závisí na souřadnicích) se hovoří o nehomogenním prostředí , závislost na frekvenci elektromagnetických kmitů je jednou z možných příčin rozptylu elektromagnetických vln, závislost na síle elektrického pole je jednou z možných příčin nelinearity média . Pokud je médium anizotropní , pak v materiálové rovnici nebude skalár, ale tenzor . Při použití metody komplexních amplitud při řešení soustavy Maxwellových rovnic a přítomnosti ztrát v prostředí ( ) pracují s komplexní permitivitou . $\varepsilon$ $\varepsilon$ $\varepsilon$ $\varepsilon$ $\varepsilon$ $\varepsilon$ $\sigma >0$

Jde tedy o jeden z nejdůležitějších „elektromagnetických parametrů“ odpovídajícího média. $\varepsilon$

Dielektrická konstanta neabsorbujícího prostředí

Propustnost a související veličiny

Pro bezeztrátové dielektrické médium platí následující vztahy:

\mathbf {D} =\varepsilon _{0}\mathbf {E} +\mathbf {P} =\varepsilon _{0}(1+\chi )\mathbf {E} =\varepsilon _{0 }\varepsilon \mathbf {E} .

Ve většině případů jsou , resp. jednoduše bezrozměrné konstanty určitého materiálu. Ve vakuu je to nula. $\chi$ $\varepsilon$ $\chi$

Zvláštní situace nastává u nelineárních médií, kdy závisí na velikosti pole ; to je možné v poměrně silných oblastech. Ve feroelektrikách je možný výskyt spontánní polarizace, konkrétně zachování polarizace po odstranění dříve uloženého vnějšího pole. $\varepsilon$ $E$ $\mathbf {P} \neq 0$

Rozložení elektrického pole v prostoru s různými dielektriky se zjistí z numerického řešení Maxwellovy rovnice:

{\boldsymbol {\nabla }}\cdot \mathbf {D(r)} =\rho (\mathbf {r} ),

nebo Poissonova rovnice pro elektrický potenciál $\varphi :$

{\boldsymbol {\nabla }}\left(\varepsilon (\mathbf {r} ){\boldsymbol {\nabla }}\varphi (\mathbf {r} )\right)=-\varepsilon _{0 }^{-1}\rho (\mathbf {r} ),

kde označuje hustotu volných nábojů.

\rho ({\mathbf {r}})

Na nenabitém rozhraní dvou dielektrických médií je poměr normálních složek intenzity pole na obou stranách roven obrácenému poměru hodnot permeability média. $E_{n}$

V případě homogenního dielektrika jeho přítomnost vede ke snížení elektrického pole faktorem ve srovnání s případem vakua se stejným rozložením volných nábojů. Kromě Coulombova zákona je prakticky důležitým příkladem kondenzátor libovolné geometrie, jehož náboj (nikoli však potenciálový rozdíl) desek je pevný. $\mathbf {E} (\mathbf {r} )$ $\varepsilon$

Propustnost v oblasti optických frekvencí

Dielektrická permitivita spolu s magnetickou určuje fázovou rychlost šíření elektromagnetické vlny v uvažovaném prostředí, a to:

\varepsilon _{0}\varepsilon (\omega )\mu _{0}\mu (\omega )=v_{ph}^{-2}.

Index lomu bezeztrátového dielektrika lze vyjádřit jako druhá odmocnina součinu jeho magnetické permeability a permitivity:

n(\omega )={\sqrt {\mu (\omega )\cdot \varepsilon (\omega ))).

Pro nemagnetická média Hodnoty pro kontextově relevantní optický rozsah se mohou velmi lišit od statických hodnot: zpravidla mnohem nižší než u statického pole. $\mu =1.$ $\varepsilon$ $\varepsilon$

Pokud však vezmeme v úvahu samotný optický frekvenční rozsah, pak hodnota (a potažmo ) v něm nejčastěji roste s rostoucím. Toto chování indexu lomu („modré světlo se láme více než červené“) je případem takzvané normální disperze . Opačnou situaci, anomální disperzi , lze pozorovat v blízkosti absorpčních pásem, ale takový případ nelze považovat za případ bez disipativních ztrát. $\omega$ $\varepsilon$ $n$

Tenzor propustnosti anizotropních médií

Dielektrická konstanta souvisí s elektrickou indukcí a intenzitou elektrického pole $\mathbf {D}$ $\mathbf {E} .$

V elektricky anizotropních médiích může složka vektoru síly nejen ovlivnit stejnou složku vektoru elektrické indukce, ale také generovat jeho další složky $E_{i}$ $D_{i},$ $D_{j}(j\neq i).$

V obecném případě je permeabilita tenzorem určeným z následujícího vztahu ( v zápisu je použita Einsteinova konvence ):

D_{i}=\varepsilon _{0}\varepsilon _{ij}E_{j},

nebo jinak:

\mathbf {D} ={\boldsymbol {\varepsilon }}_{a}\mathbf {E} ,

kde se pro vektorové a tenzorové veličiny používá tučné písmo a

$\mathbf {E} =E_{1}\mathbf {e} _{1}+E_{2}\mathbf {e} _{2}+E_{3}\mathbf {e} _{3}$ je vektor intenzity elektrického pole ,

\mathbf {D} =D_{1}\mathbf {e} _{1}+D_{2}\mathbf {e} _{2}+D_{3}\mathbf {e} _{3}

je vektor elektrické indukce,

{\boldsymbol {\varepsilon }}_{a}=\varepsilon _{0}\varepsilon _{ij}

je absolutní tenzor permitivity.

V izotropním případě jakákoli složka vektoru pole ovlivňuje pouze to, kde je Kroneckerův symbol , takže Maxwellovy rovnice lze zapsat pomocí skalární permitivity ( pouze koeficient v rovnici). $E_{i}$ $D_{i},$ $\varepsilon _{ij}=~\delta _{ij}\varepsilon ,$ $\delta _{ij}-$ $\varepsilon-$

Statická permitivita některých dielektrik

Hodnota vakua je rovna jedné, pro reálná média ve statickém poli Pro vzduch a většinu ostatních plynů za normálních podmínek se hodnota blíží jednotce kvůli jejich nízké hustotě . Ve statickém elektrickém poli pro většinu pevných nebo kapalných dielektrik leží hodnota v rozmezí od 2 do 8, pro kapalnou vodu je hodnota poměrně vysoká, 88 při A pro pevný led je větší a činí 97 při To je způsobeno skutečnost, že přechod atomu H z jednoho atomu kyslíku na druhý způsobuje přeskupení kovalentních a vodíkových vazeb na obou těchto atomech kyslíku a v jejich blízkosti. V důsledku toho celá struktura kovalentních a vodíkových vazeb v ledu silně kolísá , což vede k anomálně vysoké polarizaci ledu, překračující permitivitu kapalné vody [3] . $\varepsilon$ $\varepsilon >1.$ $\varepsilon$ $\varepsilon$ $\varepsilon$ $0^{\circ }.$ $\varepsilon$ $0^{\circ }.$

Hodnota je velká pro látky s molekulami, které mají velký elektrický dipólový moment . Hodnota feroelektrik jsou desítky a stovky tisíc. $\varepsilon$ $\varepsilon$

Statická permitivita materiálů (tabulka)
Látka	Chemický vzorec	Podmínky měření	Charakteristická hodnota ε r
Vakuum	-	-	jeden
Vzduch	-	Referenční podmínky , 0,9 MHz	1,00058986±0,00000050
Oxid uhličitý	${\ce {CO2}}$	Normální podmínky	1,0009
Teflon (polytetrafluorethylen, fluoroplast)	${\ce {[{-CF2-CF2-}]_n))$	-	2.1
Nylon	-	-	3.2
Polyethylen	${\ce {[{-CH2-CH2-}]_n))$	-	2.25
Polystyren	${\displaystyle {\ce {[{-CH2-{(C6H5)}H-}]_{n))))$	-	2,4-2,7
Pryž	-	-	2.4
Živice	-	-	2,5-3,0
sirouhlík	${\ce {CS2))$	-	2.6
Parafín	${\ce {C18H38-C35H72}}$	-	2,0-3,0
Papír	-	-	2,0-3,5
Elektroaktivní polymery	−	−	2-12
Ebonit	${\ce {(C6H9S)_2))$	−	2,5-3,0
Plexisklo (plexisklo)	-	-	3.5
Křemen	${\ce {SiO2))$	-	3,5-4,5
Silica	${\ce {SiO2))$	−	3.9
Bakelit	-	-	4.5
Beton	−	−	4.5
Porcelán	−	−	4,5-4,7
Sklenka	−	−	4,7 (3,7–10)
Sklolaminát FR-4	-	-	4,5-5,2
Getinaky	-	-	5-6
Slída	-	-	7.5
Pryž	−	−	7
Policor	98 % ${\ce {Al2O3}}$	-	9.7
diamant	${\ce {C}}$	Normální podmínky	5,5-10
Sůl	${\ce {NaCl))$	−	3-15
Grafit	${\ce {C}}$	−	10-15
Keramika	−	−	10-20
Křemík	${\ce {Si}}$	−	11,68
Bor	${\ce {B}}$	−	2.01
Amoniak	${\ce {NH3))$	20 °C	17
		0 °C	dvacet
		-40 °C	22
		-80 °C	26
Ethanol	${\ce {C2H5OH}}$ nebo ${\ce {CH3-CH2-OH}}$	−	27
methanol	${\ce {CH3OH}}$	−	třicet
ethylenglykol	${\ce {HO-CH2-CH2-OH}}$	−	37
Furfural	${\ce {C5H4O2}}$	−	42
Glycerol	${\ce {HOCH2(OH)-CH2OH}}$ nebo ${\ce {C3H5(OH)_3))$	0 °C	41.2
		20 °C	47
		25 °C	42,5
Voda	${\ce {H2O))$	200 °C	34.5
		100 °C	55,3
		20 °C	81
		0 °C	88
Kyselina fluorovodíková	${\ce {HF))$	0 °C	83,6
formamid	${\ce {HCONH2))$	20 °C	84
Kyselina sírová	${\ce {H2SO4}}$	20-25 °C	84-100
Peroxid vodíku	${\ce {H2O2}}$	-30 °C - +25 °C	128
Kyselina kyanovodíková	${\ce {HCN))$	(0-21 °C)	158
Oxid titaničitý	${\ce {TiO2))$	-	86-173
titaničitan vápenatý	${\ce {CaTiO3}}$	-	170
titaničitan strontnatý	${\ce {SrTiO3}}$	-	310
titaničitan barnatý strontnatý	${\ce {(Ba_{1-x}Sr_x)TiO3))$ , $0<x<1$	-	500
titaničitan barnatý	${\ce {BaTiO3}}$	(20-120 °C)	1250-10000
Zirkoničitan titaničitan olovnatý	${\ce {(Pb[Zr_xTi_{1-x}]O3)))$ , ) $0<x<1$		500-6000
kopolymery	-	-	až 100 000
Sulfid kademnatý	${\ce {CdS))$		9.3

Některé komplexní látky mají vysokou permitivitu: CCTO-keramika a LSNO-keramika ( asi 10 2 a 10 6 v tomto pořadí) [4] . $\varepsilon$

Kromě toho se také zkoumají metamateriály . Například permitivita řádově 10 7 -10 8 byla nalezena v kovových nanoostrovních strukturách na dielektrických substrátech [5] [6] .

V elektronice je permitivita izolačních materiálů jedním z hlavních parametrů elektrických kondenzátorů . Použití materiálu s vysokou dielektrickou konstantou může výrazně snížit celkové rozměry kondenzátoru. Například kapacita plochého kondenzátoru:

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

kde je relativní permitivita materiálu mezi deskami,

\varepsilon

S

je plocha desek kondenzátoru,

d

- vzdálenost mezi deskami.

Požadovaná plocha desek je tedy nepřímo úměrná . _ $S$ $\varepsilon.$

Kromě dřívějšího označení pro relativní permitivitu se někdy používalo označení, které bylo při absenci řeckých písem nahrazeno . Toto označení se dnes již téměř nepoužívá a zachovalo se pouze ve vztahu k dielektrikům u tranzistorů s efektem pole s izolovaným hradlem . $\varepsilon ,$ $\kappa ,$ $k$

Tradičně se v takových zařízeních používá oxid křemičitý (SiO 2 ) . Pro miniaturizaci tranzistorů v určité fázi však bylo nutné přejít na materiály s vyšší permeabilitou než má SiO 2 (3,9). To umožňuje získat požadovanou kapacitu se silnější [7] vrstvou materiálu, což je užitečné, protože problémy spolehlivosti a tunelových netěsností jsou relevantní pro tenké vrstvy. Příklady použitých hradlových " high-k " dielektrik jsou ZrO 2 , HfO 2 (pro dva jmenované materiály ), TiO 2 ( ) a řada dalších. Mikroobvody založené na tranzistorech s takovými materiály se začaly masově vyrábět v roce 2000 [8] . Hledání nových materiálů uzávěrů pokračuje. $\varepsilon \sim 25$ $\sim 80$

Permeabilita ztrátového dielektrického prostředí

Komplexní permitivita

Při popisu kmitů elektrického pole metodou komplexních amplitud v případě dielektrického prostředí s konečnou vodivostí lze Maxwellovy rovnice napsat analogicky jako v případě ideálního dielektrika, pokud zavedeme imaginární složku permeability. $\sigma$

Nechť se intenzita elektrického pole v čase mění podle harmonického zákona (dále jen imaginární jednotka ): $i$

\mathbf {E} =\mathbf {E} _{0}e^{-i\omega t}.

Potom Maxwellova rovnice pro magnetické pole aplikovaná na vodivé médium vypadá takto: $\partial \mathbf {E} /\partial t=-i\omega \mathbf {E}$

{\boldsymbol {\nabla ))\times \mathbf {H} =\mathbf {j} +{\frac {\partial \mathbf {D} }{\partial t))=\sigma \mathbf {E } +\varepsilon _{0}\varepsilon {\frac {\partial \mathbf {E} }{\částečné t))=\varepsilon _{0}\left(\varepsilon +{\frac {i\sigma }{ \varepsilon _{0}\omega }}\right){\frac {\partial \mathbf {E} }{\partial t)).

Abychom tuto rovnici zredukovali na tvar, který se formálně shoduje s tvarem rovnice pro nevodivé médium, je hodnota v závorkách interpretována jako komplexní permitivita . V přítomnosti anizotropie se stává tenzorovou veličinou. Někdy se v metodě komplexních amplitud používá závislost tvaru - pak se musí všude nahradit znaménko před . ${\klobouk {\varepsilon )).$ ${\klobouk {\varepsilon ))$ ${\displaystyle \mathbf {E} =\mathbf {E} _{0}e^{i\omega t))$ $i$

I v případech, kdy má médium velmi nízkou vodivost v konstantním elektrickém poli, se mohou při vysokých frekvencích objevit značné ztráty, které jsou s tímto přístupem připisovány určité „efektivní“ permitivitě:

{\hat {\varepsilon }}=\varepsilon '+\mathrm {i} \varepsilon ''.

Přítomnost imaginární části je spojena s konečnou vodivostí , která určuje absorpci. Pokud je frekvence změny pole , pak . $\sigma ,$ $\omega$ $\varepsilon ''=\sigma /\varepsilon _{0}\omega$

Bez metody komplexních amplitud je nemožné dosadit komplexní amplitudu do Maxwellových rovnic (mělo by se pracovat přímo a ). Pokud jsou však známé a pak je můžete použít k analýze vlastností média, vypočítat řadu dalších parametrů včetně indexu absorpce a také se připravit na odpovídající frekvenci. ${\klobouk {\varepsilon ))$ $\varepsilon$ $\sigma$ $\varepsilon '$ $\varepsilon '',$ $\varepsilon =\varepsilon '$ $\sigma =\varepsilon _{0}|\varepsilon ''|\cdot \omega$

Charakterizace dielektrických ztrát

Hustota výkonu (Watt / m 3 ) tepla uvolněného v důsledku dielektrických ztrát je:

w_{\mathrm {loss} }={\frac {W_{\mathrm {loss} }}{V}}=\omega \cdot \varepsilon _{0}\cdot |\varepsilon ''|\cdot E^{2}.

Podobný ohřívací mechanismus je široce používán v mikrovlnných troubách. Pro charakterizaci dielektrika s absorpcí se také používá hodnota „tangens ztrátového úhlu“ - poměr imaginární a reálné části komplexní permitivity:

{\rm {{tg}\,\delta ={\frac {|\varepsilon ''|}{\varepsilon '}}={\frac {\sigma }{\omega \varepsilon _{0}\ varepsilon'}}.}}

Když kondenzátorem protéká střídavý proud, vektory napětí a proudu se posunou o úhel , kde δ je úhel dielektrické ztráty. $\pi /2-\delta$

Při absenci ztrát δ = 0 . Tangenta ztrátového úhlu je určena poměrem činného výkonu k jalovému výkonu při sinusovém napětí dané frekvence. Převrácená hodnota tan δ se nazývá činitel jakosti kondenzátoru.

Za přítomnosti absorpce je vztah mezi složkami permeability komplexu a optickými veličinami (indexy lomu a absorpce) stanoven pomocí Kramers-Kronigových vztahů a má tvar:

(n+\mathrm {i} k)^{2}=(\varepsilon '+\mathrm {i} \varepsilon '')\mu ,

odkud pro nemagnetická média platí:

n^{2}={\frac {1}{2}}\cdot \left({\sqrt {\varepsilon '^{2}+\varepsilon ^{\prime \prime 2}}}+\ varepsilon '\right),

k^{2}={\frac {1}{2}}\cdot \left({\sqrt {\varepsilon '^{2}+\varepsilon ^{\prime \prime 2}}}-\ varepsilon '\right).

Typická frekvenční závislost permeability

Parametry a obvykle silně závisí na frekvenci oscilací intenzity elektrického pole. Je například zřejmé, že v modelu polarizace dipólu nemusí proces orientace dipólu stihnout sledovat změny v aplikovaném poli, což se může projevit zvýšením nebo snížením propustnosti ve srovnání s její statickou hodnotou. $\varepsilon '$ $\sigma$

Nejtypičtější chování a jak funkce frekvence jsou znázorněny na obrázku. Mimo linie a absorpční pásma ("přirozené frekvence") materiálu jsou hodnoty malé a s frekvencí se nemění ani mírně nerostou. V oblastech poblíž čar má složka maxima a prudce klesá. Zároveň není vyloučena situace, kdy se v určitém rozsahu ukáže jako negativní nebo pozitivní, ale méně než jedna. V praxi se jedná o ojedinělý případ a situace při extrémně vysokých (rentgenových) frekvencích je typická pro všechny materiály: v této oblasti se blíží jednotě zdola s růstem . $\varepsilon '$ $\varepsilon ''$ $\omega$ $\varepsilon ''$ $\varepsilon '$ $\varepsilon ''$ $\varepsilon '$ $\varepsilon '(\omega )$ $\varepsilon '<0$ $0<\varepsilon '(\omega )<1$ $\varepsilon '$ $\omega$

Tabulky nespecializovaných příruček obvykle obsahují údaje pro statické pole nebo nízké frekvence do několika jednotek kHz (někdy i bez uvedení této skutečnosti). Zároveň jsou hodnoty v optickém rozsahu (frekvence 10 14 Hz) mnohem menší než údaje uvedené v těchto tabulkách. Například pro vodu v případě statického pole je relativní permitivita přibližně 80. To je případ až infračervených frekvencí. Od cca 2 GHz (zde ) začíná klesat. V optickém rozsahu je asi 1,77, respektive index lomu vody je 1,33, a ne druhá odmocnina z osmdesáti. $\varepsilon '$ $\varepsilon$ $\varepsilon '\cca \varepsilon$ $\varepsilon$

Informace o chování relativní permitivity vody ve frekvenčním rozsahu od 0 do 10 12 (infračervené) lze nalézt na webu (angl.).

Měření permitivity

Relativní permitivitu látky lze určit porovnáním kapacity zkušebního kondenzátoru s daným dielektrikem ( ) a kapacity stejného kondenzátoru ve vakuu ( ): $\varepsilon$ $C_{x}$ $C_{0}$

\varepsilon ={\frac {C_{x}}{C_{0}}}.

Existují také optické metody pro získání relativní permitivity z indexu lomu pomocí elipsometrů a refraktometrů .

Poznámky

↑ Goldstein L. D., Zernov N. V. Elektromagnetická pole a vlny. M.: Sov. rozhlas, 1971. S. 11.
↑ Nikolsky V.V., Nikolskaya T.I. Elektrodynamika a šíření rádiových vln. M.: Nauka, 1989. S. 35.
↑ Finkelstein A. V. Protein Physics / Ptitsyn O. B .. - 3. vyd. - M. : KDU, 2012. - S. 45. - 456 s. — ISBN 5-98227-065-2 .
↑ Prvky - vědecké novinky: Nalezena látka s gigantickou permitivitou . elementy.ru Získáno 11. února 2017. Archivováno z originálu 11. února 2017. (neurčitý)
↑ Nanostruktury nadřazené feroelektrikám (ruština) . Archivováno z originálu 11. února 2017. Staženo 11. února 2017.
↑ Archivovaná kopie . Získáno 15. února 2017. Archivováno z originálu 16. února 2017. (neurčitý)
↑ Kapacita plochého kondenzátoru , kde d je vzdálenost mezi deskami. Čím větší d, tím menší kapacita. Zvýšená propustnost to může kompenzovat. $C={\frac {\varepsilon S}{d))$
↑ High-k Gate Dielectrics / Michel Houssa. - CRC Press, 2004. - 601 s. - (Série v materiálových vědách a inženýrství). — ISBN 0750309067 .
↑ Dielektrická spektroskopie archivována 7. března 2001.

Odkazy

Feynman R., Layton R., Sands M. Feynman přednášky z fyziky. — M.: Mir, 1965.
Sivukhin DV Obecný kurz fyziky. — M. . - T. III. Elektřina.
Malyshkina I. A. Základy metody dielektrické spektroskopie (učebnice) // Nakladatelství katedry fyziky Moskevské státní univerzity , M.: 2012 - 81 stran.
Kurz fyziky pro FMS na NSU , sekce "Elektromagnetické pole", kap. 2: "Dielektrika".