PERMITIVIDADE DIELÉTRICA, o valor de ε, caracterizando a polarização dos dielétricos sob a ação de um campo elétrico de intensidade E. A constante dielétrica entra na lei de Coulomb como uma quantidade que mostra quantas vezes a força de interação de duas cargas livres em um dielétrico é menor que no vácuo. O enfraquecimento da interação ocorre devido ao blindagem das cargas livres pelas cargas ligadas formadas como resultado da polarização do meio. As cargas ligadas surgem como resultado de uma redistribuição espacial microscópica de cargas (elétrons, íons) em um meio eletricamente neutro como um todo.
A conexão entre os vetores de polarização P, a intensidade do campo elétrico E e a indução elétrica D em um meio isotrópico no sistema SI de unidades tem a forma:
onde ε 0 é uma constante elétrica. O valor da permissividade ε depende da estrutura e composição química substâncias, bem como pressão, temperatura e outras condições externas(tabela).
Para gases, seu valor é próximo de 1, para líquidos e sólidos varia de várias unidades a várias dezenas, para ferroelétricos pode chegar a 10 4 . Tal dispersão nos valores de ε se deve a diferentes mecanismos de polarização que ocorrem em diferentes dielétricos.
A teoria microscópica clássica leva a uma expressão aproximada para a permissividade de dielétricos apolares:
onde n i é a concentração do i-ésimo tipo de átomos, íons ou moléculas, α i é sua polarizabilidade, β i é o chamado fator de campo interno, devido às características estruturais de um cristal ou substância. Para a maioria dos dielétricos com permissividade variando de 2-8, β = 1/3. Normalmente, a permissividade é praticamente independente da magnitude do campo elétrico aplicado até a ruptura elétrica do dielétrico. Os altos valores de ε de alguns óxidos metálicos e outros compostos se devem às peculiaridades de sua estrutura, que permite, sob a ação do campo E, um deslocamento coletivo das sub-redes de positivo e íons negativos em direções opostas e a formação de cargas ligadas significativas no limite do cristal.
O processo de polarização dielétrica quando um campo elétrico é aplicado não se desenvolve instantaneamente, mas ao longo de um certo tempo τ (tempo de relaxamento). Se o campo E muda no tempo t de acordo com uma lei harmônica com uma frequência ω, a polarização do dielétrico não tem tempo para segui-lo e uma diferença de fase δ aparece entre as oscilações P e E. Ao descrever as oscilações P e E pelo método de amplitudes complexas, a permissividade é representada por um valor complexo:
ε = ε' + iε",
além disso, ε' e ε" dependem de ω e τ, e a relação ε"/ε' = tg δ determina as perdas dielétricas no meio. O deslocamento de fase δ depende da razão τ e do período de campo Т = 2π/ω. Em τ<< Т (ω<< 1/τ, низкие частоты) направление Р изменяется практически одновременно с Е, т. е. δ → 0 (механизм поляризации «включён»). Соответствующее значение ε’ обозначают ε (0) . При τ >> T (altas frequências) a polarização não acompanha a mudança em Ε, δ → π e ε' neste caso denota ε (∞) (o mecanismo de polarização está “desligado”). É óbvio que ε (0) > ε (∞), e em campos alternados a permissividade acaba sendo uma função de ω. Perto de ω = l/τ, ε' muda de ε (0) para ε (∞) (região de dispersão), e a dependência tgδ(ω) passa por um máximo.
A natureza das dependências ε'(ω) e tgδ(ω) na região de dispersão é determinada pelo mecanismo de polarização. No caso de polarizações iônicas e eletrônicas com deslocamento elástico de cargas ligadas, a mudança em P(t) com uma inclusão gradual do campo E tem o caráter de oscilações amortecidas e as dependências ε'(ω) e tanδ(ω ) são chamados de ressonantes. No caso da polarização orientacional, o estabelecimento de P(t) é exponencial, e as dependências ε'(ω) e tgδ(ω) são chamadas de relaxação.
Os métodos para medir a polarização dielétrica são baseados nos fenômenos da interação de um campo eletromagnético com os momentos de dipolo elétrico das partículas da matéria e são diferentes para diferentes frequências. A maioria dos métodos em ω ≤ 10 8 Hz é baseada no processo de carga e descarga de um capacitor de medição preenchido com o dielétrico investigado. Em frequências mais altas, guia de onda, ressonância, multifrequência e outros métodos são usados.
Em alguns dielétricos, por exemplo, os ferroelétricos, a relação proporcional entre P e Ε [P = ε 0 (ε – 1)E] e, consequentemente, entre D e E já é violada em campos elétricos comuns obtidos na prática. Formalmente, isso é descrito como a dependência ε(Ε) ≠ const. Neste caso, uma característica elétrica importante do dielétrico é a permissividade diferencial:
Em dielétricos não lineares, o valor de ε diff é geralmente medido em campos alternados fracos com a imposição simultânea de um forte campo constante, e o componente variável ε diff é chamado de permissividade reversível.
Aceso. veja em st. Dielétricos.
O fenômeno da polarização é julgado pelo valor da permissividade ε. O parâmetro ε, que caracteriza a capacidade de um material formar uma capacitância, é chamado de permissividade relativa.
A palavra "parente" é geralmente omitida. Deve-se levar em consideração que a capacitância elétrica da seção de isolamento com eletrodos, ou seja, capacitor, depende das dimensões geométricas, da configuração dos eletrodos e da estrutura do material que forma o dielétrico desse capacitor.
No vácuo, ε = 1, e qualquer dielétrico é sempre maior que 1. Se C0 - come-
um osso, entre as placas das quais existe um vácuo, de forma e tamanho arbitrários, e C é a capacitância de um capacitor do mesmo tamanho e forma, mas preenchido com um dielétrico com permissividade ε, então
Denotando por C0 a constante elétrica (F/m) igual a
C0 = 8.854.10-12,
encontre a permissividade absoluta
ε’ = ε0 .ε.
Vamos determinar os valores de capacitância para algumas formas de dielétricos.
Para capacitor plano
С = ε0 ε S/h = 8,854 1О-12 ε S/h.
onde S é a área da seção transversal do eletrodo, m2;
h é a distância entre os eletrodos, m.
Valor prático constante dielétrica é muito alta. Ele determina não apenas a capacidade do material de formar uma capacitância, mas também entra em várias equações básicas que caracterizam os processos físicos que ocorrem no dielétrico.
A constante dielétrica dos gases, devido à sua baixa densidade (devido às grandes distâncias entre as moléculas) é insignificante e próxima da unidade. Normalmente, a polarização de um gás é eletrônica ou dipolo se as moléculas forem polares. ε do gás é maior, quanto maior o raio da molécula. Uma mudança no número de moléculas de gás por unidade de volume de gás (n) com uma mudança na temperatura e na pressão causa uma mudança na constante dielétrica do gás. O número de moléculas N é proporcional à pressão e inversamente proporcional à temperatura absoluta.
Quando a umidade muda, a constante dielétrica do ar muda ligeiramente em proporção direta à mudança na umidade (à temperatura ambiente). Em temperaturas elevadas, a influência da umidade é bastante aumentada. A dependência da temperatura da permissividade é caracterizada pela expressão
T Kε = 1 / ε (dε / dT).
Usando esta expressão, pode-se calcular a mudança relativa na constante dielétrica com uma mudança de temperatura em 1 0 K - o chamado coeficiente de temperatura TK da constante dielétrica.
O valor do TC de um gás apolar é encontrado pela fórmula
T K ε \u003d (ε -1) / dT.
onde T é a temperatura. PARA.
A constante dielétrica dos líquidos é altamente dependente de sua estrutura. Os valores de ε dos líquidos apolares são pequenos e próximos ao quadrado do índice de refração da luz n 2. A constante dielétrica dos líquidos polares, que são usados como dielétricos técnicos, varia de 3,5 a 5, o que é notavelmente maior que a dos líquidos apolares.
Assim, a polarização de líquidos contendo moléculas dipolo é determinada simultaneamente pelas polarizações eletrônica e de relaxação dipolo.
Líquidos altamente polares são caracterizados por um alto valor de ε devido à sua alta condutividade. A dependência da temperatura de ε em líquidos dipolo é mais complexa do que em líquidos neutros.
Portanto, ε a uma frequência de 50 Hz para bifenilo clorado (savol) aumenta rapidamente devido a uma queda acentuada na viscosidade do líquido e o dipolo
as moléculas têm tempo para se orientar após uma mudança de temperatura.
A diminuição de ε ocorre devido ao aumento do movimento térmico das moléculas, o que impede sua orientação na direção do campo elétrico.
Os dielétricos são divididos em quatro grupos de acordo com o tipo de polarização:
O primeiro grupo é de composição única, homogêneo, puro, sem aditivos, dielétricos, que possuem principalmente polarização eletrônica ou empacotamento denso de íons. Estes incluem dielétricos sólidos apolares e fracamente polares no estado cristalino ou amorfo, bem como líquidos e gases apolares e fracamente polares.
O segundo grupo são os dielétricos técnicos com polarizações eletrônicas, iônicas e simultaneamente com relaxação dipolo. Estes incluem substâncias semilíquidas e sólidas orgânicas polares (dipolo), como compostos de resina de óleo, celulose, resinas epóxi e materiais compósitos feitos dessas substâncias.
O terceiro grupo são os dielétricos técnicos com polarizações iônicas e eletrônicas; dielétricos com polarizações eletrônicas de relaxação iônica são divididos em dois subgrupos. O primeiro subgrupo inclui principalmente substâncias cristalinas com empacotamento fechado de íons ε< 3,0.
O segundo subgrupo inclui vidros inorgânicos e materiais contendo uma fase vítrea, bem como substâncias cristalinas com empacotamento de íons soltos.
O quarto grupo consiste em ferroelétricos com polarizações espontâneas, eletrônicas, iônicas, relaxação elétron-íon, bem como migratórias ou de alta voltagem para materiais compostos, complexos e em camadas.
4. Perdas dielétricas de materiais isolantes elétricos. Tipos de perdas dielétricas.
Perdas dielétricas são a energia dissipada em um dielétrico quando exposto a um campo elétrico e causando aquecimento do dielétrico.
Perdas em dielétricos são observadas como em Tensão CA, e constante, pois uma corrente passante é detectada no material devido à condutividade. Em tensão constante, quando não há polarização periódica, a qualidade do material é caracterizada, conforme mencionado acima, pelos valores do volume específico e das resistências de superfície. Com tensão alternada, é necessário utilizar alguma outra característica da qualidade do material, pois neste caso, além da corrente passante, existem causas adicionais que causam perdas no dielétrico.
As perdas dielétricas em um material eletricamente isolante podem ser caracterizadas pela dissipação de potência por unidade de volume ou perdas específicas; mais frequentemente, para avaliar a capacidade de um dielétrico de dissipar energia em um campo elétrico, o ângulo de perda dielétrica, bem como a tangente desse ângulo, é usado.
Arroz. 3-1. Carga versus tensão para um dielétrico linear sem perdas (a), com perdas (b)
O ângulo de perda dielétrica é o ângulo que complementa em até 90° o ângulo do deslocamento de fase entre corrente e tensão em um circuito capacitivo. Para um dielétrico ideal, o vetor de corrente em tal circuito estará adiantado em 90° em relação ao vetor de tensão, enquanto o ângulo de perda dielétrica será zero. Quanto maior a potência dissipada no dielétrico, que se transforma em calor, menor o ângulo de deslocamento de fase e maior o ângulo e sua função tg.
da teoria correntes alternadas sabe-se que a potência ativa
Ra = IU cos (3-1)
Expressemos as potências para circuitos em série e paralelo em função das capacitâncias Cs e Сp e do ângulo , que é o complemento do ângulo até 90°.
Por circuito serial, usando a expressão (3-1) e o diagrama vetorial correspondente, temos
Pa = 
(3-2)
tg = C s r s (3-3)
Para circuito paralelo
P a \u003d Ui a \u003d U 2 C p tg (3-4)
tg = (3-5)
Equacionando as expressões (3-2) e (3-4), bem como (3-3) e (3-5) entre si, encontramos a relação entre Сp e Cs e entre rp e rs
C p \u003d C s /1 + tg 2 (3-6)
r p = r s (1+ 1/tg 2 ) (3-7)
Para dielétricos de alta qualidade, você pode desprezar o valor de tg2 em relação à unidade na fórmula (3-8) e calcular Ср Cs С. As expressões para a potência dissipada no dielétrico, neste caso, serão as mesmas para ambos os circuitos :
P a U 2 CTG (3-8)
onde Ra - potência ativa, W; U - voltagem, V; - frequência angular, s-1; C - capacidade, F.
A resistência rr em um circuito paralelo, conforme segue da expressão (3-7), é muitas vezes maior que a resistência rs. A expressão para perdas dielétricas específicas, ou seja, a potência dissipada por unidade de volume do dielétrico, tem a forma:
(3-9)
onde р - perdas específicas, W/m3; \u003d 2 - frequência angular, s-1, E - intensidade do campo elétrico, V / m.
De fato, a capacitância entre as faces opostas de um cubo com 1 m de lado será
С1 = 0 r , componente reativo da condutividade
(3-10)
um componente ativo
Tendo determinado por algum método a uma certa frequência os parâmetros do circuito equivalente do dielétrico em estudo (Ср e rр ou Cs e rs), l caso Geralé impossível considerar os valores obtidos de capacitância e resistência inerentes a este capacitor e usar esses dados para calcular o ângulo de perda em uma frequência diferente. Tal cálculo só pode ser feito se o circuito equivalente tiver uma certa justificação física. Assim, por exemplo, se for conhecido para um determinado dielétrico que as perdas nele são determinadas apenas por perdas de condução em uma ampla faixa de frequência, então o ângulo de perda de um capacitor com tal dielétrico pode ser calculado para qualquer frequência situada nesta faixa
tg=1/ Crp(3-12)
onde C e rp são capacitância e resistência constantes medidas em uma determinada frequência.
As perdas em tal capacitor, como é fácil de ver, não dependem da frequência:
Pa=U2/rp (3-13)
pelo contrário, se as perdas no capacitor forem principalmente devidas à resistência dos fios de alimentação, bem como à resistência dos próprios eletrodos (por exemplo, uma fina camada de prata), então a potência dissipada em tal capacitor será aumenta proporcionalmente ao quadrado da frequência:
Pa=U2 C tg =U2 C Crs=U2 2C2rs (3-14)
Da última expressão, pode-se tirar uma conclusão prática muito importante: capacitores projetados para operar em alta frequência devem ter a menor resistência possível tanto dos eletrodos quanto dos fios de conexão e contatos de transição.
De acordo com suas características e natureza física, as perdas dielétricas podem ser divididas em quatro tipos principais:
1) perdas dielétricas por polarização;
2) perdas dielétricas por condução direta;
perdas dielétricas de ionização;
perdas dielétricas devido à falta de homogeneidade da estrutura.
As perdas dielétricas devido à polarização são observadas de maneira especialmente clara em substâncias com polarização de relaxação: em dielétricos de estrutura dipolo e em dielétricos de estrutura iônica com empacotamento frouxo de íons.
As perdas dielétricas por relaxação são causadas pela violação do movimento térmico de partículas sob a influência de forças de campo elétrico.
As perdas dielétricas observadas em ferroelétricos estão associadas ao fenômeno de polarização espontânea. Portanto, as perdas em ferroelétricos são significativas em temperaturas abaixo do ponto Curie, quando ocorre polarização espontânea. Em temperaturas acima do ponto Curie, as perdas nos ferroelétricos diminuem. O envelhecimento elétrico de um ferroelétrico com o tempo é acompanhado por alguma diminuição nas perdas.
As perdas dielétricas devido à polarização também devem incluir as chamadas perdas ressonantes, que se manifestam em dielétricos em altas frequências. Este tipo de perda é observado com particular clareza em alguns gases com frequência estritamente definida e se expressa na absorção intensa da energia do campo elétrico.
As perdas por ressonância também são possíveis em sólidos se a frequência das oscilações forçadas causadas pelo campo elétrico coincidir com a frequência das oscilações naturais das partículas sólido. A presença de um máximo na dependência de frequência de tg também é característica do mecanismo de perda ressonante, porém, em este caso temperatura não afeta a posição do máximo.
As perdas dielétricas devido à condução direta são encontradas em dielétricos que possuem um volume perceptível ou condutividade de superfície.
A tangente de perda dielétrica neste caso pode ser calculada pela fórmula
As perdas dielétricas desse tipo não dependem da frequência do campo; tg diminui com frequência de acordo com a lei hiperbólica.
As perdas dielétricas devido à condutividade elétrica aumentam exponencialmente com a temperatura
PaT=Aexp(-b/T) (3-16)
onde A, b são constantes do material. Aproximadamente a fórmula (3-16) pode ser reescrita da seguinte forma:
PaT=Pa0exp( t) (3-17)
onde PaT - perdas na temperatura t, °C; Pa0 - perdas a uma temperatura de 0°C; é a constante do material.
A tangente de perda dielétrica varia com a temperatura de acordo com a mesma lei que é usada para aproximar a dependência da temperatura de Pa, uma vez que a mudança de temperatura na capacitância pode ser desprezada.
As perdas dielétricas de ionização são inerentes aos dielétricos e ao estado gasoso; As perdas por ionização aparecem em campos elétricos não uniformes em intensidades superiores ao valor correspondente ao início da ionização de um determinado gás. As perdas por ionização podem ser calculadas pela fórmula
Pa.i=A1f(U-Ui)3 (3-18)
onde A1 - fator constante; f é a frequência do campo; U - tensão aplicada; Ui - tensão correspondente ao início da ionização.
A fórmula (3-18) é válida para U > Ui e uma dependência linear de tg em E. A tensão de ionização Ui depende da pressão na qual o gás está localizado, uma vez que o desenvolvimento da ionização por impacto das moléculas está associado ao livre médio caminho dos portadores de carga.
As perdas dielétricas devido à falta de homogeneidade estrutural são observadas em dielétricos em camadas, de papel e tecido impregnados, em plásticos preenchidos, em cerâmicas porosas em micanites, mycalex, etc.
Devido à diversidade da estrutura dos dielétricos não homogêneos e às características dos componentes neles contidos, não existe uma fórmula geral para o cálculo de perdas dielétricas desse tipo.
Constante dielétrica do meioε c é uma grandeza que caracteriza a influência do meio nas forças de interação dos campos elétricos. Vários ambientes têm vários significadosε c .
A permissividade absoluta do vácuo é chamada de constante elétrica ε 0 =8,85 10 -12 f/m.
A razão entre a permissividade absoluta do meio e a constante elétrica é chamada de permissividade relativa.
Essa. permissividade relativa ε é um valor que mostra quantas vezes a permissividade absoluta do meio é maior que a constante elétrica. O valor ε não tem dimensão.
tabela 1
Permissividade relativa de materiais isolantes
Como pode ser visto na tabela, a maioria dos dielétricos ε = 1-10 e pouco depende das condições elétricas e temperatura ambiente .
Existe um grupo de dielétricos chamado ferroelétricos, no qual ε pode atingir valores até 10.000, e ε depende fortemente do campo externo e da temperatura. Os ferroelétricos incluem titanato de bário, titanato de chumbo, sal de Rochelle, etc.
perguntas de teste
1. Qual é a estrutura de um átomo de alumínio, cobre?
2. Em que unidades são medidos os tamanhos dos átomos e suas partículas?
3. Qual é a carga elétrica dos elétrons?
4. Por que as substâncias são eletricamente neutras em seu estado normal?
5. O que é chamado de campo elétrico e como ele é representado convencionalmente?
6. O que determina a força de interação entre cargas elétricas?
7. Por que alguns materiais são condutores e outros isolantes?
8. Quais materiais são condutores e quais são isolantes?
9. Como o corpo pode ser carregado com eletricidade positiva?
10. O que é chamado de permissividade relativa?
O nível de polarizabilidade de uma substância é caracterizado por um valor especial, chamado de constante dielétrica. Vamos considerar qual é esse valor.
Suponhamos que a intensidade de um campo uniforme entre duas placas carregadas no vácuo seja igual a E₀. Agora vamos preencher a lacuna entre eles com qualquer dielétrico. que aparecem no limite entre o dielétrico e o condutor devido à sua polarização, neutralizam parcialmente o efeito das cargas nas placas. A intensidade E deste campo se tornará menor que a intensidade E₀.
A experiência revela que quando o espaço entre as placas é preenchido sucessivamente com dielétricos iguais, a magnitude da intensidade do campo será diferente. Portanto, conhecendo o valor da razão da intensidade do campo elétrico entre as placas na ausência do dielétrico Е₀ e na presença do dielétrico Е, pode-se determinar sua polarizabilidade, ou seja, sua constante dielétrica. Esse valor geralmente é indicado pela letra grega ԑ (épsilon). Portanto, pode-se escrever:
A permissividade dielétrica mostra quantas vezes essas cargas em um dielétrico (homogêneo) serão menores que no vácuo.
A diminuição da força de interação entre as cargas é causada pelos processos de polarização do meio. Em um campo elétrico, os elétrons nos átomos e moléculas diminuem em relação aos íons, e T.e. aquelas moléculas que têm seu próprio momento de dipolo (em particular, moléculas de água) se orientam no campo elétrico. Esses momentos criam seu próprio campo elétrico, que se opõe ao campo que os fez aparecer. Como resultado, o campo elétrico total diminui. Em campos pequenos, esse fenômeno é descrito usando o conceito de permissividade.
Abaixo está a permissividade no vácuo de várias substâncias:
Ar………………………………....1,0006
Parafina…………………………....2
Plexiglass (plexiglas)……3-4
Ebonita……………………………..…4
Porcelana……………………………....7
Vidro…………………………..…….4-7
Mica……………………………..….4-5
Seda natural ........... 4-5
Ardósia..........................6-7
Âmbar…………………………………12.8
Água…………………………………….81
Esses valores da constante dielétrica das substâncias referem-se a temperaturas ambientes na faixa de 18–20 °C. Então, a permissividade sólidos varia ligeiramente com a temperatura, com exceção dos ferroelétricos.
Pelo contrário, nos gases, diminui devido ao aumento da temperatura e aumenta devido ao aumento da pressão. Na prática, é tomado como uma unidade.
As impurezas em pequenas quantidades têm pouco efeito no nível da constante dielétrica dos líquidos.
Se duas cargas puntiformes arbitrárias forem colocadas em um dielétrico, então a intensidade do campo criado por cada uma dessas cargas no local da outra carga diminui em ԑ vezes. Segue-se que a força com a qual essas cargas interagem umas com as outras também é ԑ vezes menor. Portanto, para cargas colocadas em um dielétrico, é expresso pela fórmula:
F = (q₁q₂)/(4πԑₐr²),
onde F é a força de interação, q₁ e q₂, são as magnitudes das cargas, ԑ é a permissividade absoluta do meio, r é a distância entre as cargas pontuais.
O valor de ԑ pode ser mostrado numericamente em unidades relativas (em relação ao valor da permissividade absoluta do vácuo ԑ₀). O valor ԑ = ԑₐ/ԑ₀ é chamado de permissividade relativa. Ela revela quantas vezes a interação entre as cargas em um meio homogêneo infinito é mais fraca do que no vácuo; ԑ = ԑₐ/ԑ₀ é muitas vezes chamado de permissividade complexa. O valor numérico da grandeza ԑ₀, bem como a sua dimensão, dependem do sistema de unidades escolhido; e o valor de ԑ não depende. Assim, no sistema CGSE ԑ₀ = 1 (esta é a quarta unidade básica); no sistema SI, a permissividade do vácuo é expressa como:
ԑ₀ = 1/(4π˖9˖10⁹) farad/metro = 8,85˖10⁻¹² f/m (neste sistema, ԑ₀ é uma quantidade derivada).
Permissividade relativa ambiente ε - adimensional quantidade física caracterizando as propriedades de um meio isolante (dielétrico). Está relacionado com o efeito da polarização dos dielétricos sob a ação de um campo elétrico (e com o valor da suscetibilidade dielétrica do meio que caracteriza esse efeito). O valor de ε mostra quantas vezes a força de interação de duas cargas elétricas em um meio é menor que no vácuo. A permissividade relativa do ar e da maioria dos outros gases em condições normais é próxima da unidade (por causa de sua baixa densidade). Para a maioria dos dielétricos sólidos ou líquidos, a permissividade relativa varia de 2 a 8 (para um campo estático). A constante dielétrica da água em um campo estático é bastante alta - cerca de 80. Seus valores são grandes para substâncias com moléculas que possuem um grande dipolo elétrico. A permissividade relativa dos ferroelétricos é de dezenas e centenas de milhares.
A permissividade dos dielétricos é um dos principais parâmetros no projeto de capacitores elétricos. O uso de materiais com alta constante dielétrica pode reduzir significativamente as dimensões físicas dos capacitores.
O parâmetro de permissividade é levado em consideração ao projetar placas de circuito impresso. O valor da constante dielétrica da substância entre as camadas em combinação com sua espessura afeta o valor da capacitância estática natural das camadas de energia e também afeta significativamente a resistência das ondas dos condutores na placa.
Deve-se notar que a permissividade depende em grande parte da frequência do campo eletromagnético. Isso sempre deve ser levado em consideração, pois as tabelas do manual geralmente contêm dados para um campo estático ou baixas frequências até várias unidades de kHz sem especificar este fato. Ao mesmo tempo, também existem métodos ópticos para obter a permissividade relativa do índice de refração usando elipsômetros e refratômetros. O valor obtido pelo método óptico (frequência 10 14 Hz) diferirá significativamente dos dados nas tabelas.
Considere, por exemplo, o caso da água. No caso de um campo estático (a frequência é zero), a permissividade relativa em condições normais é de aproximadamente 80. Este é o caso até as frequências infravermelhas. Começando em torno de 2 GHz εr começa a cair. Na faixa óptica εré aproximadamente 1,8. Isso é consistente com o fato de que na faixa óptica o índice de refração da água é 1,33. Em uma faixa de frequência estreita, chamada óptica, a absorção dielétrica cai para zero, o que realmente fornece à pessoa um mecanismo de visão em atmosfera da Terra saturado com vapor de água. À medida que a frequência aumenta ainda mais, as propriedades do meio mudam novamente.
| Substância | Fórmula química | Condições de medição | O valor característico ε r |
|---|---|---|---|
| Alumínio | al | 1 kHz | -1300 + 1,3 Padrão: Ei |
| Prata | Ag | 1 kHz | -85 + 8 Padrão: Ei |
| Vácuo | - | - | 1 |
| Ar | - | Condições de referência, 0,9 MHz | 1,00058986±0,00000050 |
| Dióxido de carbono | CO2 | condições normais | 1,0009 |
| Teflon | - | - | 2,1 |
| Nylon | - | - | 3,2 |
| Polietileno | [-CH 2 -CH 2 -] n | - | 2,25 |
| Poliestireno | [-CH 2 -C (C 6 H 5) H-] n | - | 2,4-2,7 |
| Borracha | - | - | 2,4 |
| Betume | - | - | 2,5-3,0 |
| dissulfeto de carbono | CS2 | - | 2,6 |
| Parafina | C 18 H 38 - C 35 H 72 | - | 2,0-3,0 |
| Papel | - | - | 2,0-3,5 |
| Polímeros eletroativos | − | − | 2-12 |
| Ebonite | (C 6 H 9 S) 2 | − | 2,5-3,0 |
| Plexiglass (plexiglas) | - | - | 3,5 |
| Quartzo | SiO2 | - | 3,5-4,5 |
| Sílica | SiO2 | − | 3,9 |
| baquelite | - | - | 4,5 |
| Concreto | − | − | 4,5 |
| Porcelana | − | − | 4,5-4,7 |
| Vidro | − | − | 4,7 (3,7-10) |
| Fibra de vidro FR-4 | - | - | 4,5-5,2 |
| Getinaks | - | - | 5-6 |
| Mica | - | - | 7,5 |
| Borracha | − | − | 7 |
| policor | 98% Al 2 O 3 | - | 9,7 |
| Diamante | − | − | 5,5-10 |
| Sal | NaCl | − | 3-15 |
| Grafite | C | − | 10-15 |
| Cerâmica | − | − | 10-20 |
| Silício | Si | − | 11.68 |
| Bor | B | − | 2.01 |
| Amônia | NH3 | 20°C | 17 |
| 0°C | 20 | ||
| -40°C | 22 | ||
| -80°C | 26 | ||
| Etanol | C 2 H 5 OH ou CH 3 -CH 2 -OH | − | 27 |
| metanol | CH3OH | − | 30 |
| etilenoglicol | HO-CH 2 -CH 2 -OH | − | 37 |
| furfural | C 5 H 4 O 2 | − | 42 |
