Историческая справка и понятие диэлектрической проницаемости

Историческая справка и понятие диэлектрической проницаемости. Первыми работами, которые послужили основой для использования методов измерения диэлектрической проницаемости, были работы химика Друде (1897), в которых была установлена эмпирическая связь между строением молекул и диэлектрическими потерями, и Дебая (1925-1929), установившего связь между величиной диэлектрической проницаемости и диэлектрических потерь со строением молекул.

Первым аналитическим применением измерений диэлектрической проницаемости было определение содержания влаги (Берлинер, Рютер,1929) в органических соединениях.

Позднее были разработаны методы определения чистоты органических соединений, методы анализа бинарных органических систем и в 1950¬¬–1960 гг. впервые были опубликованы методы диэлектрометрического титрования органических систем. Следует отметить, что методы диэлектрометрии разработаны главным образом применительно к анализу непроводящих органических систем, что не исчерпывает всех возможностей диэлектрометрии. Итак, относительная диэлектрическая проницаемость е определяется как отношение ёмкости С конденсатора, диэлектриком у которого является в данном случае исследуемая магнитная жидкость, к ёмкости С0 конденсатора, диэлектриком у которого является вакуум: Из этого соотношения видно, что относительная диэлектрическая проницаемость е является величиной безразмерной и не зависит от выбора системы единиц.

Для безвоздушного пространства е=1, для воздуха е=1,0006, для остальных веществ е > 1. При внесении диэлектрика между электродами конденсатора наблюдается увеличение ёмкости в е раз. Причиной этого является поляризация диэлектрика, вследствие чего на поверхностях соприкосновения электродов с диэлектриком возникают связанные заряды, способствующие уменьшению в е раз интенсивности поля Е и разности потенциалов: Абсолютная диэлектрическая проницаемость еа, в отличие от относительной, имеет размерность [ф•м-1]. Между абсолютной и относительной диэлектрическими проницаемостями существует следующая зависимость: еа= е е0, где е0 – диэлектрическая проницаемость вакуума, имеющая следующую размерность в единицах СИ: е0= 107/4рС2 ф•м-1= 8.85•10-12 ф•м-1, где скорость света в вакууме С= 2.998•108 м•сек-1. Сила взаимодействия наэлектризованных тел, согласно закону Кулона зависит как от электрических зарядов этих тел q1 и q2 и расстояния между ними r, так и от среды, в которой находятся взаимодействующие тела, характеризуемой абсолютной и относительной диэлектрическими проницаемостями.

Смещение электрических зарядов в диэлектрике под действием электрического поля обнаруживается как соответствующий ток смещения.

Его мерой является величина диэлектрического тока ID, определяющегося как электрический заряд, который в процессе зарядки или разрядки конденсатора пересёк единицу поверхности, находящуюся перпендикулярно направлению перемещения заряда.

Между величиной электрического поля Е, плотностью тока смещения ID и относительной диэлектрической проницаемостью существует линейная зависимость ID = е е0 E. Ток смещения существует и в проводниках.

При наложении постоянного напряжения на проводник через него протекает большой ток. В этом случае можно говорить о диэлектрической проницаемости проводящих веществ. Из сказанного видно, что диэлектрическая проницаемость является мерой поляризации диэлектрика и является константой, присущей данному веществу. 2.2.