Дыэлектрычная пранікальнасць паветра як фізічная велічыня

Як вядома, навакольны нас паветра ўяўляе сабой камбінацыю некалькіх газаў, таму з'яўляецца добрым дыэлектрыкам. У прыватнасці, дзякуючы гэтаму ў многіх выпадках атрымоўваецца пазбегнуць неабходнасці арганізацыі дадатковых ізалявальных слаёў якога-небудзь матэрыялу вакол правадыра. Сёння мы пагаворым аб тым, што такое дыэлектрычная пранікальнасць паветра. Але спачатку, мабыць, пачнем з вызначэння таго, што менавіта разумеюць пад тэрмінам «дыэлектрык».

Усе рэчывы ў залежнасці ад здольнасці праводзіць электрычны ток ўмоўна падзяляюцца на тры вялікіх групы: праваднікі, паўправаднікі і дыэлектрыкі. Першыя аказваюць мінімальнае супраціў накіраванаму праходжання па іх зараджаных часціц. Самая вялікая іх група - гэта металы (алюміній, медзь, жалеза). Другія праводзяць ток пры пэўных умовах (крэмній, германій). Ну а электрычны супраціў трэціх настолькі вялікае, што ток па іх не праходзіць. Яскравы прыклад - паветра.

Што ж адбываецца, калі рэчыва трапляе ў зону дзеяння электрычнага поля? Для правадыроў адказ відавочны - узнікае электрычны ток (зразумела, пры наяўнасці замкнёнага контуру, які забяспечвае «шлях» для часціц). Так адбываецца дзякуючы таму, што змяняецца спосаб ўзаемадзеяння зарадаў. Зусім іншыя працэсы адбываюцца пры ўздзеянні поля на дыэлектрычны матэрыял. Пры вывучэнні ўзаемадзеяння часціц, якія валодаюць электрычным зарадам, было заўважана, што сіла ўзаемадзеяння залежыць не толькі ад колькаснага значэння зараду, але і ад асяроддзя, якая падзяляе іх. Гэта важная характарыстыка атрымала назву «дыэлектрычная пранікальнасць рэчыва». Фактычна, яна ўяўляе сабой папраўчы каэфіцыент, бо не мае памернасці. Вызначаецца як стаўленне значэння сілы ўзаемадзеяння ў вакууме да значэння ў якой-небудзь асяроддзі. Фізічны сэнс тэрміна «дыэлектрычная пранікальнасць» наступны: дадзеная велічыня паказвае ступень паслаблення электрычнага поля дыэлектрычным матэрыялам у параўнанні з вакуумам. Прычына дадзенай з'явы крыецца ў тым, што малекулы матэрыялу затрачваюць энергію палі не на праводнасць часціц, а на палярызацыю.

Вядома, што дыэлектрычная пранікальнасць паветра роўная адзінцы. Шмат гэта ці мала? Давайце разбярэмся. Цяпер няма неабходнасці самастойна разлічваць лікавае значэнне пранікальнасці для большасці распаўсюджаных рэчываў, так як усе гэтыя дадзеныя прыводзяцца ў адпаведных табліцах. Дарэчы, менавіта з падобнай табліцы ўзята значэнне паветра, роўнае адзінцы. Дыэлектрычная пранікальнасць паветра амаль у 8 разоў менш, чым у, напрыклад, гетынакса. Ведаючы гэты лік, а таксама значэнне зарадаў і адлегласць паміж імі, можна вылічыць сілу іх узаемадзеяння, пры ўмове падзелу паветранай асяроддзем або пласцінай гетынакса.

Формула для сілы наступная:

F = (Q1 * Q2) / (4 * 3.1416 * E0 * Es * (r * r)),

дзе Q1 і Q2 - значэння зарадаў; E0 - пранікальнасць ў вакууме (канстанта, роўная 8.86 ў ступені -12); Es - дыэлектрычная пранікальнасць паветра ( «1» ці значэнне для любога іншага рэчывы, па табліцы); r - адлегласць паміж зарадамі. Усе памернасці бяруцца ў адпаведнасці з сістэмай СІ.

Не варта блытаць два розныя паняцці - «магнітная пранікальнасць паветра» і яго ж дыэлектрычная пранікальнасць. Магнітная з'яўляецца яшчэ адной характарыстыкай любога рэчыва, таксама якая прадстаўляе сабой каэфіцыент, аднак яго сэнс іншы - ўзаемасувязь напружанасці поля і значэння магнітнай індукцыі ў пэўным рэчыве. У формулах выкарыстоўваецца эталонны паказчык - магнітная пранікальнасць для чыстага вакууму. Як першае, так і другое паняцці выкарыстоўваюцца для выканання разлікаў розных электратэхнічных прылад.