ثابت العازل
تعريفًا بالموضوع، ثابت العازل أو ثابت العزل الكهربائي أو معامل السماحية النسبي هو خاصية لمادة تحت ظروف معينة، فهو مقياس لقدرتها على تركيز خطوط المجال الكهروستاتيكية. ونتناول فيما يلي مزيدًا من التفاصيل.
وعلى صعيد آخر، في الحقيقة لم يعد مصطلح ثابت العازل مستعملا كثيرا لأنه يحمل المعنى التقليدي للعازلية لأنه أصبح معتمدا على التردد.
ومن ناحية أخرى، السماحية هي خاصية مادة تؤثر على قوة كولوم بين شحنتين نقطتين في المادة. السماحية النسبية هي العامل الذي من خلاله ينخفض المجال الكهربائي بين الشحنات في مادة بالنسبة للفراغ.
علاوةً على ذلك، يمكن اعتباره نسبة الطاقة الكهربائية المخزونة عند تطبيق جهد على تلك السماحية في الفراغ.
في هذا الإطار، وبالمثل، فإن السماحية النسبية هي نسبة السعة لمكثف كهربي يستعمل تلك المادة كعازل كهربائي، مقارنة بمكثف مماثل به فراغ مثل العازل الكهربائي الخاص به. تُعرف السماحية النسبية كذلك بشكل شائع باسم ثابت العزل الكهربائي، وهو مصطلح لا يزال مستعملًا ولكن تم إهماله من قبل منظمات المعايير في الهندسة وكذلك في الكيمياء.
حيث εs ثابت العازل للمادة، و ε0 هي سماحية الفراغ.
علاوةً على ذلك، المادة العازلة هي مادة عازلة، ويقيس ثابت العزل للعازل قدرة العازل على تخزين الطاقة الكهربائية في مجال كهربائي.
وفي هذا السياق، يعتبر ثابت العازل دالة مركبة معتمدة على التردد , والتي تعطي قيمة «معامل السماحية النسبي» لـ .
ويرمز له بالرمز،εr وأحيانا كما يعرف بالعلاقة:
تطبيقات
كذلك، مثال اخر هو الألياف البصرية حيث يتم تصميمها بعناية فائقة وقيم دقيقة بالنسبة إلى ثات عزلها النسبي εr على طول المقطع وذلك للتحكم في معامل الانكسار.
وفي هذا الصدد، يعتبر ثابت العازل عنصرا هاما في تصميم المكثفات الكهربائية، ومعرفة خواص المواد التي يمكن أن ينشأ عنها سعة. كما يمكن تصنيع مكثفات كهربائية بأحجام أصغر باستعمال مواد ذات ثابت عازلية كبير كما هو الحال في الإلكترونيات ولوحات الدوائر المطبوعة.
وعلى صعيد آخر، تصمم العوازل كذلك بحسب ثابت العازل لها، فمثلا يستعمل البوليثيلين في الكابل المحوري بين الموصل المركزي والشبكة المحيطة.
الطاقة
وفي هذا الصدد، السماحية النسبية هي جزء أساسي من المعلومات عند تصميم مكثف، وفي ظروف أخرى حيث يُتوقع من مادة ما إدخال السعة في الدائرة. إذا تم وضع مادة ذات سماحية نسبية عالية في مجال كهربائي، فسيتم تقليل شدة هذا المجال بشكل ملموس داخل مادة العازل. تُستعمل هذه الحقيقة بشكل شائع لزيادة سعة تصميم مكثف معين. تعمل الطبقات الموجودة أسفل الموصلات المحفورة في لوحات الدوائر المطبوعة (ثنائي الفينيل متعدد الكلور) كذلك كعوازل كهربائية.
الكيمياء
- مراجع
- انظر كذلك
- سماحية
إضافةً إلى ذلك، هذا أكثر جاذبية عند مقارنة ε r قيم حمض الخليك (6.2528) و iodoethane (7.6177). القيمة العددية الكبيرة لـ ε r ليست مفاجئة في الحالة الثانية، حيث يمكن استقطاب ذرة اليود بسهولة؛ ومع ذلك، هذا لا يعني أنه قطبي كذلك (قابلية الاستقطاب تسود على الاتجاه التوجيهي في هذه الحالة).
علاوةً على ذلك، ثابت السماحية النسبية لمذيب هي مقياس نسبي للقطبية الكيميائية. مثلًا، الماء قطبي جدًا، وله ثابت سماحية نسبية تبلغ 80.10 عند 20 درجة مئوية بينما الـ 'n'-هكسان غير قطبي، وله ثابت سماحية نسبية قدرها 1.89 عند 20 درجة مئوية. هذه المعلومات مهمة عند أخذ العينات وتصميم تقنيات الفصل، تحضير العينة والفصل اللوني في الكيمياء التحليلية.
في هذا الإطار، ومع ذلك، يجب التعامل مع الترابط الجزيئي بحذر. مثلًا، ثنائي كلورو الميثان له قيمة ε r تساوي 9.08 (20 °C) وهو ضعيف الذوبان في الماء (13 جم / لتر أو 9.8 مل / لتر عند 20 درجة مئوية)؛ في نفس الوقت، تتراهيدروفوران له ε r = 7.52 عند 22 درجة مئوية، ولكنه قابل للامتزاج تمامًا بالماء. وفي حالة رباعي الهيدروجين، يمكن أن تعمل ذرة الأكسجين كمستقبل إلكترونات في رابطة هيدروجينية؛ في حين أن ثنائي كلورو ميثان لا يمكن أن يشكل روابط هيدروجينية مع الماء.
الاتصال
من جانب آخر، تُستعمل العوازل في خطوط نقل تردد الراديو (RF). في كبل متحد المحور، يمكن استخدام بولي إيثيلين بين الموصل المركزي والدرع الخارجي. يمكن كذلك وضعه داخل دليل الموجة لتشكيل مرشح كهربي. الألياف الضوئية هي أمثلة على «العوازل الدليل الموجي». وهي تتكون من مواد عازلة مشوبة عن قصد بشوائب معينة للتحكم في القيمة الدقيقة لـ < εr</sub داخل المقطع العرضي. يتحكم هذا في معامل الانكسار للمادة وبالتالي يتحكم كذلك في أنماط الإرسال الضوئية. ومع ذلك، فإن السماحية النسبية هي المهمة من الناحية التقنية، حيث لا يتم تشغيلها في الحد الكهروستاتيكي.
في الفيزياء
وفي السياق ذاته، في النظرية الموجية، "السماحية| هي كمية مركبة. يتوافق الجزء التخيلي مع إنزياح الطور للاستقطاب بالنسبة إلى ويؤدي إلى توهين الموجات الكهرومغناطيسية التي تمر عبر وسط. حسب التعريف النسبي الخطي تعتبر سماحية الفراغ تساوي 1، أي ε = ε0، على الرغم من وجود تأثيرات كمية غير خطية في الفراغ تصبح غير مهملة في المجال الشديد القوة.
القياس
- يمكن قياس معامل السماحية النسبي،εr، في المجالات الكهربائية كما يلي:
- يتم في البدء قياس سعة مكثف الفحص C0 في الفراغ (بين الصفيحتين).
- بعدها تقاس سعة المكثف 'Cx عند وجود عازل بين الصفيحتين.
- يتم استنتاج ثابت العازل بالقانون التالي:
البيئة
وفي هذا الصدد، تتغير السماحية النسبية للهواء مع تغير درجة الحرارة والرطوبة والضغط الجوي. يمكن إنشاء مستشعرات لاكتشاف التغيرات في السعة الناتجة عن التغيرات في السماحية النسبية. يرجع أغلب هذا التغيير إلى تأثيرات درجة الحرارة والرطوبة حيث أن الضغط الجوي مستقر إلى حد ما. باستخدام تغيير السعة، جنبًا إلى جنب مع درجة الحرارة المقاسة، يمكن الحصول على الرطوبة النسبية باستخدام الصيغ الهندسية.
📝 هل في هذه المقالة خطأ؟
إذا وجدت معلومة تحتاج تصحيحاً أو إضافة، أو أردت حذف المقالة، أرسل لنا طلباً وسنراجعه.
ما رأيك في هذه المقالة؟