لا يمكن أن تكون السماحية النسبية. ثابت العزل

ثابت العزليميز كميا عملية الاستقطاب.

السماحية العازلة (أو السماحية النسبية) ε هي نسبة السماحية المطلقة لمادة ε a إلى الثابت الكهربائي ε o.

يمكن حساب قيمة السماحية النسبية للمواد العازلة الكهربائية بمقارنة سعات مكثفين متطابقين في الشكل والأبعاد الهندسية:

حيث C x هي سعة المكثف مع العازل قيد الاختبار ؛

C o - سعة المكثف بنفس الأبعاد الهندسية ، ولكن في حالة استبدال العازل الكهربائي الذي تم اختباره بالفراغ.

يمكن تحديد قيمة ε للعزل قيد الدراسة عن طريق قياس سعة مكثف قابل للطي مرتين: عندما يكون هناك عازل معين بين الألواح (C x) وعندما يكون هناك هواء بينهما (C o). يؤدي استبدال الفراغ بالهواء إلى خطأ بسيط (جزء من المائة في المائة).

استقطاب المواد الغازية بسبب المسافات الكبيرة بين الجزيئات لا يكاد يذكر ، والسماحية قريبة من الوحدة. تتناسب سماحية الغاز مع الضغط وتتناسب عكسياً مع درجة الحرارة المطلقة ، حيث يتم تحديدها بالتغير في عدد الجزيئات لكل وحدة حجم. ومع ذلك ، يتم التعبير عن هذا الاعتماد بشكل ضعيف.

يمكن بناء العوازل السائلة من جزيئات محايدة (غير قطبية) لها استقطاب إلكتروني فقط ، وكذلك من جزيئات ثنائية القطب (قطبية) ، يتم تحديد استقطابها في وقت واحد بواسطة المكونات الإلكترونية وثنائية الأقطاب.

تحتوي السوائل على ثابت عازل أكبر ، وكلما زادت قيمة العزم الكهربائي للثنائيات القطبية وزاد عدد الجزيئات لكل وحدة حجم. عادة لا تتجاوز سماحية السوائل المحايدة 2.5. السوائل عالية القطبية ، التي تتميز بثابت عازل عالي جدًا ، مثل الماء والكحول الإيثيلي ، لا تجد استخدامًا عمليًا كعزل كهربائي بسبب الموصلية الكهربائية العالية. تتناسب سماحية السائل المحايد عكسياً مع درجة الحرارة ، لأنه كلما زاد الأخير ، يتناقص عدد الجزيئات لكل وحدة حجم.

إن اعتماد درجة الحرارة على سماحية السوائل ثنائية القطب أكثر تعقيدًا.

في درجات الحرارة المنخفضة ، تكون السماحية إلكترونية بطبيعتها ؛ لا يمكن أن تدور ثنائيات الأقطاب بعد. مع زيادة درجة الحرارة ، تنخفض لزوجة السائل وتبدأ ثنائيات الأقطاب في توجيه نفسها في المجال الكهربائي ، مما يؤدي إلى زيادة حادة في السماحية. مع زيادة أخرى في درجة الحرارة ، تتداخل الطاقة الحركية المتزايدة للحركة الفوضوية لثنائيات الأقطاب مع اتجاهها ، وبالتالي يبدأ ثابت العزل الكهربائي في الانخفاض تدريجيًا (الشكل 12.2).

أرز. 12.2- اعتماد ثابت العزل على درجة الحرارة

تعتمد سماحية السائل ثنائي القطب على تردد التيار. عند الترددات المنخفضة ، يكون لدى ثنائيات الأقطاب الوقت لمتابعة التغيير في المجال ، وتكون قيمة السماحية قريبة من قيمة السماحية المحددة بالتيار المباشر. مع زيادة التردد ، لا يتوفر للجزيئات الوقت لمتابعة التغيير في المجال ، وتبدأ السماحية في الانخفاض. عند التردد العالي ، تقترب قيمته من القيمة الناتجة عن الاستقطاب الإلكتروني فقط (الشكل 12.3).

أرز. 12.3- اعتماد السماحية على التردد

يتم زيادة ثابت العزل الكهربائي للسوائل القطبية مقارنة بالسوائل المحايدة. على سبيل المثال ، بالنسبة لـ sovtol ، تبلغ قيمته 3.2 ، ولزيت الخروع 4.5.

يمكن أن تأخذ سماحية المواد الصلبة مجموعة متنوعة من القيم وفقًا لمجموعة متنوعة من السمات الهيكلية للعوازل الصلبة. أقل قيمة للسماحية العازلة لها عوازل صلبة مبنية من جزيئات محايدة ولها استقطاب إلكتروني فقط. يشمل هذا النوع البارافين الذي له ثابت عازل 1.9 ... 2.2. إن اعتماد درجة حرارة سماحية المواد العازلة الصلبة المحايدة يشبه تلك الخاصة بالسوائل المحايدة. في العوازل الصلبة ، وهي بلورات أيونية ذات تعبئة قريبة من الجسيمات ولها استقطابات إلكترونية وأيونية ، تختلف قيمة السماحية على مدى واسع جدًا. مع زيادة درجة حرارة هذه المواد العازلة ، تزداد سماحيتها بشكل خطي تقريبًا بسبب زيادة استقطاب الأيونات ، على الرغم من انخفاض كثافة المادة.

تتميز العوازل الصلبة ثنائية القطب للبنية غير المتبلورة والبلورية والعوازل الأيونية غير المتبلورة ، بما في ذلك البوليمرات القطبية (الباكليت ، اللك ، زجاج شبكي ، إيبونيت ، بولي فينيل كلوريد ، إلخ) ، السليلوز ومنتجات معالجته (غالوفاكس ، زجاج غير عضوي) ، بوجود الاستقطابات الإلكترونية والأيونية والهيكلية وتنقسم إلى مجموعتين فرعيتين:

عوازل أيونية غير متبلورة (زجاج غير عضوي) ، الاستقطاب الهيكلي الذي يتكون من نقل الأيونات بالحركة الحرارية داخل خلية مغلقة ، موجهًا بواسطة مجال كهربائي ؛ يتراوح ثابت العزل الكهربائي للنظارات من 4 إلى 20 ؛

المواد الصلبة ثنائية القطب غير المتبلورة والبلورية التي يوجد فيها استقطاب ثنائي القطب في الحالة الصلبة ، على غرار استقطاب السوائل ثنائية القطب ، ولكن مع أوقات استرخاء مختلفة تمامًا. تعتمد سماحية المواد العازلة للمجموعة الفرعية الثانية إلى حد كبير على درجة الحرارة وعلى تواتر الجهد المطبق ، مع مراعاة نفس القوانين التي لوحظت في العوازل ثنائية القطب.

تعتمد سعة المادة على قيمة ثابت العزل الكهربائي. لذلك ، على سبيل المثال ، يتم استخدام السماحية الفائقة للعزل الكهربائي الفيروكهربائي الخزفي في المكثفات صغيرة الحجم. من المثير للاهتمام ملاحظة أن السماحية العازلة للكهرباء العازلة للكهرباء لها اعتماد واضح ليس فقط على درجة الحرارة ، ولكن أيضًا على شدة المجال ، بينما لوحظت ظاهرة التباطؤ العازل للكهرباء العازلة للكهرباء.

محاضرة # 19

1. طبيعة التوصيل الكهربائي للعوازل الغازية والسائلة والصلبة

ثابت العزل

السماحية النسبية ، أو السماحية εهي واحدة من أهم المعلمات الكهربائية العيانية للعزل الكهربائي. ثابت العزلε يميز كميًا قدرة العازل على الاستقطاب في مجال كهربائي ، ويقيم أيضًا درجة قطابه ؛ ε هو ثابت المادة العازلة عند درجة حرارة معينة وتردد الجهد الكهربائي ويوضح عدد المرات التي تكون فيها شحنة مكثف مع عازل أكبر من شحنة مكثف من نفس الحجم مع فراغ.

يحدد ثابت العزل قيمة السعة الكهربائية للمنتج (مكثف ، عزل الكابل ، إلخ). لسعة مكثف مسطح من،Ф ، يتم التعبير عنها بالصيغة (1)

حيث S هي مساحة قطب القياس ، م 2 ؛ h هي سماكة العازل ، م ويمكن ملاحظة ذلك من الصيغة (1) أنه كلما زادت القيمة ε العازل المستخدم ، كلما زادت سعة المكثف بنفس الأبعاد. في المقابل ، السعة الكهربائية C هي معامل التناسب بين شحنة السطح QK ،المكثف المتراكم والجهد الكهربائي المطبق عليه

الدوران يو (2):

من الصيغة (2) يتبع ذلك الشحنة الكهربائية QK ،المتراكمة بواسطة المكثف يتناسب مع القيمة ε عازل. معرفة QKيمكنك تحديد أبعاد المكثف igeometric ε مادة عازلة لجهد معين.

ضع في اعتبارك آلية تكوين الشحنة QKعلى أقطاب مكثف مع عازل وما هي المكونات التي تشكل هذه الشحنة. للقيام بذلك ، نأخذ مكثفين مسطّحين لهما نفس الأبعاد الهندسية: أحدهما به فراغ ، والآخر بمساحة إلكترود مملوءة بعازل كهربائي ، ونطبق نفس الجهد عليهما يو(رسم بياني 1). تتشكل شحنة على أقطاب المكثف الأول س 0، على أقطاب الثانية - QK. بدوره ، تهمة QKهو مجموع الرسوم س 0و س(3):

تكلفة س 0 بواسطة مجال خارجي E0 عن طريق تجميع الشحنات الخارجية على أقطاب مكثف بكثافة سطحية σ 0. س- هذه شحنة إضافية على أقطاب المكثف ، تم إنشاؤها بواسطة مصدر جهد كهربائي للتعويض عن الشحنات المرتبطة المتكونة على سطح العازل.

في عازل موحد الاستقطاب ، الشحنة سيتوافق مع كثافة سطح الشحنات المقيدة σ. تشكل الشحنة σ حقلاً E sz ، موجهًا عكس الحقل E O.

يمكن تمثيل سماحية المادة العازلة المعتبرة على أنها نسبة الشحن QKمكثف مملوء بعازل كهربائي لشحنه س 0نفس المكثف مع الفراغ (3):

من الصيغة (3) يتبع ذلك السماحية ε - القيمة بلا أبعاد ، وأي عازل تكون أكبر من الوحدة ؛ في حالة الفراغ ε = 1. من المثال المدروس أيضًا

يمكن ملاحظة أن كثافة الشحنة على أقطاب مكثف مع عازل في ε مرات أكبر من كثافة الشحن على أقطاب المكثف مع الفراغ ، والشدة عند نفس الجهد لكليهما

مكثفاتهم هي نفسها وتعتمد فقط على مقدار الجهد يووالمسافة بين الأقطاب الكهربائية (E = U / h).

بالإضافة إلى السماحية النسبية ε تميز السماحية المطلقة ε أ، و / م ، (4)

التي ليس لها معنى فيزيائي وتستخدم في الهندسة الكهربائية.

يسمى التغيير النسبي في السماحية εr مع زيادة درجة الحرارة بمقدار 1 كلفن معامل درجة الحرارة للسماحية.

TKε = 1 / εr d εr / dT K-1 للهواء عند 20 درجة مئوية TK εr = -2.10-6K-

يتم التعبير عن التقادم الكهربائي في المواد الفيروكهربائية بانخفاض εr مع مرور الوقت. السبب هو إعادة ترتيب المجالات.

لوحظ تغير حاد بشكل خاص في السماحية مع مرور الوقت في درجات حرارة قريبة من نقطة كوري. تسخين الفيروكهربائي لدرجة حرارة أعلى من نقطة كوري والتبريد اللاحق يعود εr إلى قيمته السابقة. يمكن إجراء استعادة السماحية العازلة نفسها عن طريق تعريض التيار الكهربي إلى مجال كهربائي ذي شدة متزايدة.

بالنسبة للعوازل الكهربائية المعقدة - خليط ميكانيكي مكون من مكونين مختلفين εr في التقريب الأول: εrx = θ1 εr1x θ εr2x ، حيث هو التركيز الحجمي لمكونات الخليط ، εr هي السماحية النسبية لمكون الخليط.

يمكن أن ينتج الاستقطاب العازل عن: الأحمال الميكانيكية (الاستقطاب الانضغاطي في الكهربائية الانضغاطية) ؛ التسخين (الاستقطاب الحراري في الكهربي الحراري) ؛ ضوء (احتكار ضوئي).

تتميز الحالة المستقطبة للعزل الكهربائي في المجال الكهربائي E بعزم كهربائي لكل وحدة حجم ، الاستقطاب Р ، C / m2 ، المرتبط بسماحيته النسبية على سبيل المثال: Р = e0 (على سبيل المثال - 1) Е ، حيث e0 = 8.85 ∙ 10-12 فهرنهايت / م. المنتج e0 ∙ eg = e، F / m يسمى السماحية المطلقة. في العوازل الغازية ، على سبيل المثال يختلف قليلاً عن 1.0 ، في السائل غير القطبي والصلب يصل إلى 1.5 - 3.0 ، في القطبية له قيم كبيرة ؛ في البلورات الأيونية على سبيل المثال - 5-MO ، وفي تلك التي تحتوي على شبكة بلورية بيروفسكايت تصل إلى 200 ؛ في الفيروكهرباء مثل - 103 وأكثر.

في العوازل غير القطبية ، على سبيل المثال النقصان الطفيف مع زيادة درجة الحرارة ، في التغيرات القطبية ترتبط بغلبة نوع أو آخر من الاستقطاب ، في البلورات الأيونية تزداد ، في بعض المواد الفيروكهربائية عند درجة حرارة كوري تصل إلى 104 أو أكثر. تغيرات درجة الحرارة على سبيل المثال تتميز بمعامل درجة الحرارة. بالنسبة للعوازل القطبية ، فإن السمة المميزة هي انخفاض في مدى التردد ، على سبيل المثال ، حيث يتناسب الوقت t للاستقطاب مع T / 2.

معلومات مماثلة.

يتميز مستوى استقطاب مادة ما بقيمة خاصة تسمى ثابت العزل الكهربائي. لنفكر في ماهية هذه القيمة.

لنفترض أن شدة المجال المنتظم بين لوحين مشحونين في الفراغ تساوي E₀. الآن دعونا نملأ الفجوة بينهما بأي عازل. التي تظهر عند الحد الفاصل بين العازل والموصل بسبب استقطابها ، تحيد جزئيًا تأثير الشحنات على الألواح. ستصبح شدة E لهذا المجال أقل من شدة E.

تكشف التجربة أنه عندما يتم ملء الفجوة بين الألواح على التوالي بعوازل كهربائية متساوية ، فإن حجم شدة المجال سيكون مختلفًا. لذلك ، من خلال معرفة قيمة نسبة شدة المجال الكهربائي بين الألواح في غياب العازل Е₀ وفي وجود العازل Е ، يمكن تحديد قابلية الاستقطاب ، أي ثابت عازل لها. عادة ما يتم الإشارة إلى هذه القيمة بالحرف اليوناني ԑ (إبسيلون). لذلك ، يمكن للمرء أن يكتب:

تُظهر سماحية العازل عدد المرات التي ستكون فيها هذه الشحنات في عازل (متجانس) أقل منها في الفراغ.

انخفاض قوة التفاعل بين الشحنات ناتج عن عمليات استقطاب الوسط. في المجال الكهربائي ، تنخفض الإلكترونات في الذرات والجزيئات بالنسبة للأيونات ، وينخفض ​​T.e. تلك الجزيئات التي لها عزم ثنائي القطب الخاص بها (على وجه الخصوص ، جزيئات الماء) توجه نفسها في المجال الكهربائي. تخلق هذه اللحظات مجالها الكهربائي الخاص ، والذي يعاكس المجال الذي تسبب في ظهورها. نتيجة لذلك ، ينخفض ​​إجمالي المجال الكهربائي. في المجالات الصغيرة ، يتم وصف هذه الظاهرة باستخدام مفهوم السماحية.

فيما يلي سماحية المواد المختلفة في الفراغ:

الهواء ……………………………… .... 1،0006

البارافين …………………………… ... 2

زجاج شبكي (زجاج شبكي) ......... 3-4

إيبونيت …………………………… ..… 4

البورسلين .......................... 7

زجاج ………………………… .. …… .4-7

ميكا ……………………………… ..… .4-5

الحرير الطبيعي ........... 4-5

حجر .............................. 6-7

العنبر …………………………… ... …… 12.8

الماء ……………………………… ...… .81

تشير قيم ثابت العزل الكهربائي للمواد إلى درجات الحرارة المحيطة في حدود 18-20 درجة مئوية. وبالتالي ، فإن سماحية المواد الصلبة تختلف اختلافًا طفيفًا مع درجة الحرارة ، باستثناء المواد الفيروكهربائية.

على العكس من ذلك ، في الغازات ، يتناقص بسبب زيادة درجة الحرارة ويزيد بسبب زيادة الضغط. في الممارسة العملية ، يتم أخذها كوحدة.

الشوائب بكميات صغيرة لها تأثير ضئيل على مستوى ثابت العزل الكهربائي للسوائل.

إذا تم وضع شحنتين نقطيتين تعسفيتين في عازل ، فإن شدة المجال التي تم إنشاؤها بواسطة كل من هذه الشحنات في موقع الشحنة الأخرى تتناقص بمقدار مرة. ويترتب على ذلك أن القوة التي تتفاعل بها هذه الشحنات مع بعضها البعض هي أيضًا أقل بمقدار مرة. لذلك ، بالنسبة للشحنات الموضوعة في عازل ، يتم التعبير عنها بالصيغة التالية:

F = (q₁q₂) / (4πԑₐr²) ،

حيث F هي قوة التفاعل ، q₁ و q₂ ، هي مقادير الشحنات ، هي السماحية المطلقة للوسط ، r هي المسافة بين رسوم النقاط.

يمكن إظهار قيمة ԑ عدديًا بالوحدات النسبية (فيما يتعلق بقيمة السماحية المطلقة للفراغ ԑ₀). تسمى القيمة ԑ = ԑₐ / السماحية النسبية. يكشف عن عدد المرات التي يكون فيها التفاعل بين الشحنات في وسط متجانس لانهائي أضعف منه في الفراغ ؛ ԑ = ԑₐ / غالبًا ما تسمى السماحية المعقدة. تعتمد القيمة العددية للكمية ԑ₀ ، بالإضافة إلى أبعادها ، على نظام الوحدات الذي يتم اختياره ؛ وقيمة ԑ لا تعتمد. وبالتالي ، في نظام CGSE ԑ₀ = 1 (هذه هي الوحدة الأساسية الرابعة) ؛ في نظام SI ، يتم التعبير عن سماحية الفراغ على النحو التالي:

ԑ₀ = 1 / (4π˖9˖10⁹) فاراد / متر = 8.85˖10⁻¹² f / m (في هذا النظام ، ԑ₀ هي كمية مشتقة).

تعتمد سعة المكثف ، كما تظهر التجربة ، ليس فقط على الحجم والشكل والموضع النسبي للموصلات المكونة له ، ولكن أيضًا على خصائص العزل الكهربائي الذي يملأ الفراغ بين هذه الموصلات. يمكن إثبات تأثير العازل باستخدام التجربة التالية. نشحن مكثفًا مسطحًا ونلاحظ قراءات مقياس كهربي يقيس الجهد عبر المكثف. دعنا ننتقل بعد ذلك إلى صفيحة إيبونيت غير مشحونة إلى المكثف (الشكل 63). سنرى أن فرق الجهد بين الألواح سينخفض ​​بشكل ملحوظ. إذا قمت بإزالة الإيبونيت ، فإن قراءات المقياس الكهربي تصبح هي نفسها. يوضح هذا أنه عندما يتم استبدال الهواء بالإيبونيت ، تزداد سعة المكثف. بأخذ بعض المواد العازلة الأخرى بدلاً من الإيبونيت ، سنحصل على نتيجة مماثلة ، لكن التغيير في سعة المكثف فقط هو الذي سيكون مختلفًا. إذا كانت - سعة المكثف ، بين الألواح التي يوجد بها فراغ ، و - سعة نفس المكثف ، عندما تمتلئ المساحة الكاملة بين الألواح ، بدون فجوات هوائية ، بنوع من العازل ، فإن السعة ستكون مرات أكبر من السعة ، حيث يعتمد فقط على طبيعة العازل. وهكذا ، يمكن للمرء أن يكتب

أرز. 63. تزداد سعة المكثف عندما تُدفع صفيحة إيبونيت بين ألواحها. تسقط صفائح جهاز القياس الكهربي ، على الرغم من بقاء الشحنة كما هي

تسمى القيمة ثابت العزل النسبي أو ببساطة ثابت العزل للوسيط الذي يملأ الفراغ بين ألواح المكثف. في الجدول. يوضح الشكل 1 قيم سماحية بعض المواد.

الجدول 1. ثابت عازل لبعض المواد

مستوى
ماء (نظيف)
السيراميك (هندسة الراديو)

ما ورد أعلاه لا ينطبق فقط على المكثف المسطح ، ولكن أيضًا بالنسبة للمكثف من أي شكل: باستبدال الهواء بنوع من العازل الكهربائي ، نزيد سعة المكثف بمعامل 1.

بالمعنى الدقيق للكلمة ، تزداد سعة المكثف بعامل فقط إذا كانت جميع خطوط المجال التي تنتقل من لوحة إلى أخرى تمر عبر العازل المعطى. سيكون هذا ، على سبيل المثال ، مكثفًا مغمورًا تمامًا في نوع من العازل السائل ، يُسكب في وعاء كبير. ومع ذلك ، إذا كانت المسافة بين الألواح صغيرة مقارنة بأبعادها ، فيمكن اعتبار أنه يكفي لملء الفراغ بين الألواح فقط ، حيث يتركز المجال الكهربائي للمكثف هنا عمليًا. لذلك ، بالنسبة للمكثف المسطح ، يكفي فقط ملء الفراغ بين الألواح بعازل كهربائي.

عن طريق وضع مادة ذات ثابت عازل مرتفع بين الألواح ، يمكن زيادة سعة المكثف بشكل كبير. يستخدم هذا في الممارسة العملية ، وعادة لا يكون الهواء ، ولكن يتم اختيار الزجاج والبارافين والميكا والمواد الأخرى كعزل كهربائي لمكثف. على التين. يُظهر الشكل 64 مكثفًا تقنيًا ، حيث يعمل الشريط الورقي المشرب بالبارافين كعزل كهربائي. واجهاته عبارة عن صفائح فولاذية مضغوطة على كلا الجانبين للورق المشمع. غالبًا ما تصل سعة هذه المكثفات إلى عدة ميكروفاراد. لذلك ، على سبيل المثال ، مكثف راديو هواة بحجم علبة الثقاب له سعة 2 ميكروفاراد.

أرز. 64. مكثف مسطح التقنية: أ) مجمعة ؛ ب) في شكل مفكك جزئيًا: أشرطة إطار مقاس 1 و 1 "، يتم وضع شرائط من الورق الرقيق المشمع بينها 2. يتم طي جميع الأشرطة معًا باستخدام" أكورديون "وتوضع في صندوق معدني. جهات الاتصال 3 و 3" ملحوم بنهايات الشريطين 1 و 1 "لتضمين مكثف في الدائرة

من الواضح أن العوازل ذات الخصائص العازلة الجيدة فقط هي المناسبة لتصنيع مكثف. خلاف ذلك ، سوف تتدفق الشحنات عبر العازل. لذلك ، على الرغم من ارتفاع ثابت العزل الكهربائي ، فإن الماء ليس مناسبًا على الإطلاق لتصنيع المكثفات ، لأن المياه النقية للغاية فقط هي عازل جيد بما فيه الكفاية.

إذا كانت المسافة بين ألواح المكثف المسطح مملوءة بوسيط به ثابت عازل ، فإن الصيغة (34.1) للمكثف المسطح تأخذ الشكل

حقيقة أن سعة المكثف تعتمد على البيئة تشير إلى أن المجال الكهربائي داخل العوازل يتغير. لقد رأينا أنه عندما يُملأ مكثف بعزل كهربائي بسماحية ، تزداد السعة بمعامل مقداره. هذا يعني أنه مع نفس الشحنات على اللوحات ، فإن فرق الجهد بينهما يتناقص بعامل. لكن فرق الجهد وشدة المجال مترابطان من خلال العلاقة (30.1). لذلك ، فإن الانخفاض في فرق الجهد يعني أن شدة المجال في المكثف عند ملئه بعزل كهربائي تصبح أقل بعامل. هذا هو سبب زيادة سعة المكثف. مرات أقل من الفراغ. ومن ثم نستنتج أن قانون كولوم (10.1) لشحن النقاط الموضوعة في عازل له الشكل

النفاذية الكهربائية

السماحية الكهربائية هي القيمة التي تميز سعة العازل الكهربائي الموضوع بين ألواح المكثف. كما تعلم ، تعتمد سعة المكثف المسطح على حجم مساحة الألواح (كلما زادت مساحة الألواح ، زادت السعة) ، أو المسافة بين الألواح أو سمك العازل (كلما كان العازل أكثر سمكًا ، قلت السعة) ، وكذلك على مادة العازل ، التي تتميز بالنفاذية الكهربائية.

عدديًا ، فإن النفاذية الكهربائية تساوي نسبة سعة المكثف إلى أي عازل لمكثف الهواء نفسه. لإنشاء مكثفات مدمجة ، من الضروري استخدام عوازل ذات نفاذية كهربائية عالية. تتكون السماحية الكهربائية لمعظم المواد العازلة من عدة وحدات.

في التكنولوجيا ، تم الحصول على عوازل ذات نفاذية كهربائية عالية وفائقة الارتفاع. الجزء الرئيسي منها هو الروتيل (ثاني أكسيد التيتانيوم).

الشكل 1. النفاذية الكهربائية للوسط

زاوية الخسارة العازلة

في مقال "العوازل" قمنا بتحليل أمثلة على إدراج عازل في دوائر التيار المباشر والمتناوب. اتضح أن عازلًا حقيقيًا ، عندما يعمل في مجال كهربائي يتكون من جهد متناوب ، يطلق طاقة حرارية. تسمى الطاقة الممتصة في هذه الحالة الخسائر العازلة.في مقال "دائرة تيار متردد تحتوي على سعة" ، سيتم إثبات أنه في عازل مثالي ، يقود التيار السعوي الجهد بزاوية أقل من 90 درجة. في عازل حقيقي ، يقود التيار السعوي الجهد بزاوية أقل من 90 درجة. يتأثر الانخفاض في الزاوية بتيار التسرب ، ويسمى خلاف ذلك تيار التوصيل.

يُطلق على الفرق بين 90 درجة وزاوية التحول بين الجهد والتيار المتدفق في دائرة ذات عازل حقيقي زاوية فقد العازل أو زاوية الخسارة ويشار إليها δ (دلتا). في كثير من الأحيان ، لا يتم تحديد الزاوية نفسها ، ولكن يتم تحديد ظل هذه الزاوية -tg δ.

لقد ثبت أن خسائر العزل الكهربائي تتناسب مع مربع الجهد وتردد التيار المتردد وسعة المكثف وظل فقدان العزل الكهربائي.

لذلك ، كلما زاد ظل فقدان العزل الكهربائي ، tan ، كلما زاد فقد الطاقة في العازل الكهربائي ، كلما كانت المادة العازلة أسوأ. المواد التي تحتوي على tg كبير نسبيًا (بترتيب 0.08 - 0.1 أو أكثر) هي عوازل ضعيفة. المواد التي تحتوي على tg صغير نسبيًا (بترتيب 0.0001) هي عوازل جيدة.