Зависимость от частоты
Следует отметить, что диэлектрическая проницаемость в значительной степени зависит от частоты электромагнитного поля. Это следует всегда учитывать, поскольку таблицы справочников обычно содержат данные для статического поля или малых частот вплоть до нескольких единиц кГц без указания данного факта. В то же время существуют и оптические методы получения относительной диэлектрической проницаемости по коэффициенту преломления при помощи эллипсометров и рефрактометров. Полученное оптическим методом (частота 10 14 Гц) значение будет значительно отличаться от данных в таблицах.
Рассмотрим, например, случай воды. В случае статического поля (частота равна нулю), относительная диэлектрическая проницаемость при нормальных условиях приблизительно равна 80. Это имеет место вплоть до инфракрасных частот. Начиная примерно с 2 ГГц ε r
начинает падать. В оптическом диапазоне ε r
составляет приблизительно 1,8. Это вполне соответствует факту, что в оптическом диапазоне показатель преломления воды равен 1,33. В узком диапазоне частот, называемом оптическим, диэлектрическое поглощение падает до нуля, что собственно и обеспечивает человеку механизм зрения в земной атмосфере, насыщенной водяным паром. С дальнейшим ростом частоты свойства среды вновь меняются. О поведении относительной диэлектрической проницаемости воды в диапазоне частот от 0 до 10 12 (инфракрасная область) можно прочитать на (англ.)
Практическое применение
Диэлектрическая проницаемость диэлектриков является одним из основных параметров при разработке электрических конденсаторов . Использование материалов с высокой диэлектрической проницаемостью позволяют существенно снизить физические размеры конденсаторов.
Параметр диэлектрической проницаемости учитывается при разработке печатных плат . Значение диэлектрической проницаемости вещества между слоями в сочетании с его толщиной влияет на величину естественной статической ёмкости слоев питания, а также существенно влияет на волновое сопротивление проводников на плате.
Диэлектрическая проницаемость — сегнетоэлектрик
Диэлектрическая проницаемость сегнетоэлектрика растет с увеличением приложенного напряжения только до температуры Кюри. В области температур, превышающих температуру Кюри, зависимость диэлектрической проницаемости от температуры и другие сегнетоэлект-рические свойства сегнетоэлектриков исчезают; они превращаются в обычные диэлектрики.
Диэлектрическая проницаемость сегнетоэлектриков имеет высокие значения ( порядка нескольких тысяч), она зависит от величины приложенного электрического поля.
Диэлектрическая проницаемость сегнетоэлектриков очень высока ( — 104), в то время как у большинства обычных диэлектриков диэлектрическая проницаемость составляет несколько единиц.
Диэлектрическая проницаемость сегнетоэлектриков, измеряемая в слабых полях, зависит от частоты. С повышением частоты е может понизиться в области, где частота поля близка к частоте резонансных колебаний испытуемого образца.
|
Зависимость диэлектрической проницаемости льда от температуры при различных частотах.| Зависимость диэлектрической проницаемости метатитаната бария от температуры. |
Диэлектрическая проницаемость сегнетоэлектриков велика и имеет резко выраженную зависимость от напряженности поля и от температуры.
|
Схематическое изображение петли гистерезиса сегнетоэлектриче-ского материала, OD — остаточная поляризация. |
Измерение диэлектрической проницаемости сегнетоэлектриков показало, что она непостоянна и в некоторых интервалах температур достигает больших величин.
При этом диэлектрическая проницаемость сегнетоэлектриков достигает огромных значений по сравнению с обычными диэлектриками.
Так как диэлектрическая проницаемость сегнетоэлектрика уменьшается при увеличении абсолютной величины напряжения, подводимого к конденсатору, то емкость конденсатора также уменьшается, а его емкостное сопротивление ( см.) Хс увеличивается ( рис., Б), вследствие чего уменьшается ток i. BX вблизи рабочей точки ( рис., Г) будет аналогична характеристике электронной лампы в усилительном режиме.
|
Схематическое изображение петли гистерезиса сегнетоэлектриче-ского материала, OD — остаточная поляризация. |
Оказывается, что диэлектрическая проницаемость сегнетоэлектриков зависит еще и от напряженности электрического поля в них.
С увеличением напряженности электрического поля диэлектрическая проницаемость сегнетоэлектрика уменьшается, а следовательно, уменьшается и емкость конденсатора. U заряд Q сначала растет почти пропорционально U, а затем все медленнее и медленнее. Емкость С при этом соответственно уменьшается.
С увеличением напряженности электрического пиля диэлектрическая проницаемость сегнетоэлектрика уменьшается, а следовательно, уменьшается и емкость конденсатора.
В табл. 15 приведены значения диэлектрической проницаемости сегнетоэлектриков.
