Interessant

Dielektrizitätskonstante und relative Permittivität

 Dielektrizitätskonstante und relative Permittivität


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Permittivität und Dielektrizitätskonstante sind zwei Begriffe, die für die Kondensatortechnologie von zentraler Bedeutung sind. Oft wird von Kondensatoren mit unterschiedlichen Dielektrika gesprochen. Elektrolytkondensatoren, Keramikkondensatoren, Papier-, Tantalkondensatoren und alle gebräuchlichen Bezeichnungen für Kondensatoren beziehen sich auf das verwendete dielektrische Material.

Das dielektrische Material stellt die Isolierung zwischen den Kondensatorplatten bereit und bestimmt darüber hinaus viele der Eigenschaften des Kondensators. Es ist Kapazität in einem bestimmten Volumen erreichbar, die Temperaturstabilität, ob es polarisiert ist oder nicht. Diese und viele andere Eigenschaften werden durch das verwendete dielektrische Material bestimmt - viele Eigenschaften werden durch die Dielektrizitätskonstante selbst bestimmt.

Kondensatorpermittivität und Dielektrizitätskonstante

Die Begriffe Permittivität und Dielektrizitätskonstante sind für die meisten Zwecke im Wesentlichen gleich, obwohl es Fälle gibt, in denen die verschiedenen Begriffe sehr spezifische Bedeutungen haben.

Diese Eigenschaft eines dielektrischen Materials bestimmt, wie viel elektrostatische Energie pro Volumeneinheit gespeichert werden kann, wenn eine Einheitsspannung angelegt wird, und ist daher für Kondensatoren und Kapazitätsberechnungen und dergleichen von großer Bedeutung.

Im Allgemeinen verwendet die Permittivität den griechischen Buchstaben epsilon als Symbol: ε.

Definitionen der Permittivität und Dielektrizitätskonstante

Definitionen einiger spezifischer Begriffe in Bezug auf Dielektrizitätskonstante und Permittivität sind unten angegeben:

  • Absolute Permittivität: Die absolute Permittivität ist definiert als das Maß für die Permittivität in einem Vakuum und gibt an, wie viel Widerstand bei der Bildung eines elektrischen Feldes in einem Vakuum auftritt. Die absolute Permittivität wird normalerweise durch ε symbolisiert0. Die Permittivität des freien Raums - ein Vakuum - beträgt ungefähr 8,85 x 10-12 Farad / Meter (F / m)
  • Relative Permittivität: Die relative Permittivität ist definiert als die Permittivität eines gegebenen Materials relativ zu der Permittivität eines Vakuums. Es wird normalerweise symbolisiert durch: εr.
  • Statische Permittivität: Die statische Permittivität eines Materials ist definiert als seine Permittivität, wenn es einem statischen elektrischen Feld ausgesetzt wird. Oft wird dem Material für diese Messung eine niedrige Frequenzgrenze auferlegt. Eine statische Permittivität ist häufig erforderlich, da die Reaktion eines Materials eine komplexe Beziehung ist, die mit der Frequenz der angelegten Spannung zusammenhängt.
  • Dielektrizitätskonstante: Die Dielektrizitätskonstante ist definiert als die relative Permittivität für eine Substanz oder ein Material.

Obwohl diese Begriffe als verwandt angesehen werden können, ist es oft wichtig, die richtigen Begriffe an der erforderlichen Stelle zu verwenden.

Relative Permittivität (Dielektrizitätskonstante)

Unter Verwendung der Tatsache, dass die Permittivität & egr; eines Mediums die Ladung bestimmt, die von einem Medium gehalten werden kann, ist ersichtlich, dass die Formel zur Bestimmung dieses Mediums lautet:

Wo:
ε = Permittivität der Substanz in Farad pro Meter
D = elektrische Flussdichte
E = elektrische Feldstärke

Aus den Definitionen der Permittivität ist ersichtlich, dass Konstanten gemäß der folgenden Gleichung in Beziehung stehen:

Wo:
εr = relative Permittivität
εs = Permittivität der Substanz in Farad pro Meter
ε0 = Permittivität eines Vakuums in Farad pro Meter

Wahl des Kondensatordielektrikums

Kondensatoren verwenden eine Vielzahl unterschiedlicher Substanzen als dielektrisches Material. Das Material wird aufgrund der Eigenschaften ausgewählt, die es bietet. Einer der Hauptgründe für die Wahl eines bestimmten dielektrischen Materials ist seine Dielektrizitätskonstante. Diejenigen mit einer hohen Dielektrizitätskonstante ermöglichen das Erreichen hoher Kapazitätswerte - jeder mit einer anderen Permittivität oder Dielektrizitätskonstante. Dies ändert die Kapazität, die der Kondensator für einen bestimmten Bereich und Abstand hat.

Das Dielektrikum muss auch ausgewählt werden, um Anforderungen wie die Isolationsfestigkeit zu erfüllen - es muss in der Lage sein, den darüber angelegten Spannungen mit den verwendeten Dickenniveaus standzuhalten. Es muss auch bei Temperatur-, Feuchtigkeits- und Spannungsschwankungen usw. ausreichend stabil sein.

Beliebte Optionen für Kondensatoren sind die folgenden Namen: Aluminium-Elektrolytkondensatoren, Keramikkondensatoren, Silberglimmerkondensatoren und Tantalkondensatoren sind häufig verwendete Typen.

Relative Permittivität üblicher Substanzen

Die folgende Tabelle gibt die relative Permittivität einer Reihe gängiger Substanzen an.


Relative Permittivität üblicher Substanzen
SubstanzRelativ
Permittivität
Calciumtitanat150
FR4 PCB-Material4.8 typisch
Glas5 - 10
Glimmer5.6 - 8.0
Papier3.85
Polyethylen)2.25
Polyimid2.25
Polypropylen2.2 - 2.36
Porzellan (Keramik)4.5 - 6.7
PTFE (Teflon)2.1
Gummi2.0 - 2.3
Silizium11.68
Siliciumdioxid3.9
Strontiumtitanat200
Luft 0 ° C.1.000594
Luft 20 ° C.1.000528
Kohlenmonoxid 25 ° C.1.000634
Kohlendioxid 25 ° C.1.000904
Wasserstoff 0 ° C.1.000265
Helium 25 ° C.1.000067
Stickstoff 25 ° C.1.000538
Schwefeldioxid 22 ° C.1.00818

Die oben angegebenen Werte können als "statische" Werte der Permittivität bezeichnet werden. Sie gelten für stationäre oder niedrige Frequenzen. Es zeigt sich, dass die Permittivität eines Materials normalerweise mit zunehmender Häufigkeit abnimmt. Es fällt auch mit zunehmender Temperatur. Diese Faktoren werden normalerweise bei der Entwicklung eines Kondensators für elektronische Anwendungen berücksichtigt.

Wenn der Entwurf eines Kondensators vorgenommen wird, bilden die Eigenschaften des Dielektrikums eine der Hauptentscheidungen über den Kondensator.

Einige Materialien haben eine sehr stabile Dielektrizitätskonstante und können in Kondensatoren mit hoher Stabilität verwendet werden, während andere dielektrische Materialien das Erreichen sehr hoher Volumenkapazitäten ermöglichen, d. H. Hohe Kapazitätsniveaus in einem kleinen Volumen. Normalerweise besteht ein Gleichgewicht, da kein einzelnes Dielektrikum für alles ideale Eigenschaften aufweist.

Obwohl Keramikkondensatoren sehr beliebt sind, können viele verschiedene Keramiken verwendet werden. Diese führen dazu, dass Keramikkondensatoren mit den verschiedenen Namen für die Keramikleistungsstufen bezeichnet werden: C0G, Y5V, X7R, NP0 usw.


Schau das Video: µ, die magnetische Permeabilität. Physik. Elektrizität und Magnetismus (Kann 2022).