logo

Hằng số điện môi là gì? Tìm hiểu sơ lược về hằng số điện môi

Hóa Chất | 11 - 12 - 2021

Trong đời sống và sản xuất chúng ta thường nghe cụm từ “Hằng số điên môi”. Vậy hằng số điện môi là gì ? Trong bài viết này EI Industrial sẽ chia sẻ về hằng số điện môi và các thông tin xung quanh chúng để bạn hiểu rõ hơn về hằng số điện môi nhé! Mời bạn cùng theo dõi!

Hằng số điện môi là gì?

Hằng số điện môi được xem là một khái niệm phổ biến trong lĩnh vực cơ khí. Hằng số điện môi của môi trường đặc trưng cho tính chất điện của môi trường đó. Trong một khoảng cách nhất định, lực Coulomb giữa hai điện tích ở môi trường đồng chất sẽ nhỏ hơn so với lực tác dụng vào chân không ở mức ε lần.

Đây chính là một hằng số, hằng số này phụ thuộc rất lớn vào tính chất của điện môi, đặc biệt hoàn toàn không phụ thuộc vào độ lớn và khoảng cách ở giữa các điện tích.

Hằng số điện môi - khái niệm phổ biến trong lĩnh vực cơ khí

Kí hiệu của hằng số điện môi

Trong cơ khí, hằng số điện môi được gọi với tên là độ điện thẩm tương đối. Hằng số này được ký hiệu là ε (đọc là epsilon).

Công thức tính hằng số điện môi

Hằng số của chất điện môi được biểu thị cho khả năng phân cực, biểu thức của hằng số này có dạng như sau:

ε = Cd/C0

Trong đó:

  1. Cd: Điện dung tụ điện dùng chất điện môi
  2. C0: Điện dung tụ điện dùng chất điện môi (ở môi trường chân không hoặc không khí)

Một số khái niệm liên quan đến hằng số điện môi

Chất điện môi là gì?

Chất điện môi là những chất sở hữu khả năng dẫn điện kém hoặc không dẫn điện. Nói cách khác, đây là những chất sở hữu điện trở suất cao trong điều kiện nhiệt độ thường nhật. Số lượng những điện tích tự do trong phân tử của những chất điện môi rất ít. Chính điều này đã làm cho chất điện môi có khả năng dẫn điện kém.

Chất điện môi được phân thành 2 loại là thụ động và tích cực.

  1. Chất điện môi thụ động: chất điện môi này bao gồm vật liệu tụ điện và vật liệu cách điện, đây là các chất được dùng cho phần cách điện và làm chất điện môi ở các tụ điện như gốm, thủy tinh, cao su, giấy, bột tổng hợp…
  2. Chất điện môi tích cực: về khái niệm thì chất điện môi tích cực chính là các vật liệu có hằng số điện môi có thề dễ dàng điều khiển bằng điện trường, ánh sáng (quỳnh quang), hay cơ học…

Các tính chất của chất điện môi:

  1. Độ thẩm thấu điện tương đối (hằng số điện môi–ε)
  2. Độ tổn hao điện môi (Pa)
  3. Độ bền về điện của chất điện môi (Eđ.t)
  4. Nhiệt độ chịu đựng
  5. Dòng điện trong chất điện môi (I)
  6. Điện trở cách điện của chất điện môi

Tụ điện

Tụ điện được cấu tạo gồm 2 bản kim loại đặt song song. Giữa 2 bản kim loại này là môi trường chân không có điện dung là C0. Khi không gian giữa 2 bản này được lấp đầy bằng môi trường có hằng số điện môi là ε, thì điện dung của tụ sẽ là:

C = ε. C0

Chất điện môi sử dụng trong tụ điện phải có giá trị ε lớn. Ngược lại, chất điện môi sử dụng làm chất dẫn điện sẽ có ε nhỏ.

Tụ điện - khái niệm liên quan đến hằng số điện môi

Độ tổn hao điện môi

Độ tổn hao điện môi là công suất điện tổn hao để làm nóng chất điện môi khi đặt nó trong điện trường, được xác định thông qua dòng điện rò.

Pa = U2ωCtgδ

Trong đó:

  1. U là điện áp đặt lên tụ điện (V)
  2. C là điện dung của tụ điện dùng chất điện môi (F)
  3. ω là tần số góc (rad/s)
  4. tgδ là góc tổn hao điện môi

Một số yếu tố liên quan đến hằng số điện môi

Cuối cùng là phần các yếu tố liên quan, ảnh hưởng tới hằng số điện, bao gồm những yếu tố dưới đây:

  1. Dòng hấp thụ: dòng điện chạy trong chất điện môi ở dòng không đổi cho đến khi đạt đến trạng thái cân bằng, thay đổi hướng khi bật và đặt điện áp vào nó và khi ngắt kết nối. Với dòng điện xoay chiều, cường độ trong chất điện môi sẽ luôn có trong nó trong khi nó ở trong trạng thái hoạt động của điện trường.
  2. Độ dẫn điện: độ dẫn điện chính là khái niệm sự chuyển động các điện tử chịu tác động của từ trường.
  3. Độ dẫn ion: là sự chuyển động của các ion. Nằm trong dung dịch điện phân – muối, axit, kiềm, cũng như trong nhiều chất điện môi.
  4. Độ dẫn mol: sự chuyển động của các hạt tích điện gọi là mol. Nằm trong hệ thống keo, nhũ tương và huyền phù. Hiện tượng chuyển động của con sư tử trong điện trường được gọi là điện di.

Các yếu tố liên quan đến hằng số điện môi

Hằng số điện môi của một số chất thường gặp

Việc xác định hằng số điện môi sở hữu vai trò rất quan trọng, đặc biệt là trong công nghiệp. Người ta cần căn cứ vào đó để lựa chọn mức đo cảm biến yêu thích. Sau đây là một vài hằng số điện môi của một số chất thường gặp mà EI Industrial sẽ chia sẽ đến bạn.

Hằng số điện môi của dầu hỏa

Dầu hỏa còn được gọi là Kerosin, là hỗn hợp của các hidrocacbon lỏng không màu. Nó có tính chất là rất dễ bắt cháy. Đây là sản phẩm thu được từ quá trình chưng cất phân đoạn dầu mỏ trong nhiệt độ từ 150 – 275 độ C. Tương tự như khái niệm trên, hằng số điện môi của dầu là lực tương tác giữa các vật mang điện phụ thuộc vào môi trường xung quanh nó. Đồng thời, hằng số này phụ thuộc vào tính chất của điện môi. Hằng số điện môi của dầu hỏa được xác định là 2,1.

Dầu hỏa - hỗn hợp của các hidrocacbon lỏng không màu

Hằng số điện môi của không khí

Như đã trình bày ở trên, hằng số điện môi còn có tên gọi đầy đủ là độ điện thẩm tương đối. Vì vậy, ta có thể biểu diễn nó bằng tỷ số giữa độ điện thẩm của môi trường và của chân không như sau:

ε = εs/ε0

Hằng số điện môi trong không khí với điều kiện nhiệt độ 0 độ C và áp suất 760mmHg là 1,000 594. Còn một số chất khác thì như sau:

  1. Nước nguyên chất: 81
  2. Parafin: 2
  3. Giấy: 2
  4. Mica: 5,7 – 7
  5. Ebonit: 2,7
  6. Thủy tinh: 5 – 10
  7. Thạch anh: 4,5

Hằng số điện môi của nhôm

Trong phần trên, chúng ta đã tìm hiểu chất điện môi không có khả năng dẫn điện. Nói cách khác, điện môi là môi trường cách điện. Còn nhôm thì ngược lại, nó có khả năng dẫn điện rất tốt. Nhôm là kim loại đứng thứ 4 trong các kim loại dẫn điện tốt nhất. Chính vì vậy, nhôm không phải là điện môi. Cho nên, sẽ không có ý nghĩa khi ta nói đến hằng số điện môi của kim loại nhôm.

Một số thắc mắc liên quan đến môi trường điện môi

Những vật liệu của điện môi cơ bản là gì?

Những vật liệu của điện môi cơ bản gồm có: nước sạch, nhựa, kính, cao su, dầu, nhựa đường, sứ, thạch anh, không khí…

Khi một vật liệu điện môi đặt trong điện trường, điều gì sẽ xảy ra?

Câu trả lời chính là không hề xuất hiện dòng điện bởi chúng không có các e tự do. Thay vì đó, xuất hiện sự phân cực.

Hiện tượng phân cực điện của điện môi là gì?

Phân cực điện môi là thuật ngữ mô tả hành vi của vật liệu khi điện trường ngoài được áp dụng. Lúc này, tâm điện tích dương của các phân tử riêng lẻ được kéo tự động theo cùng hướng với điện trường. Chúng hướng về phía bản có điện tích âm.

Điện môi có ảnh hưởng gì đến điện dung?

Khi tổng điện tích trên bản được giữ nguyên thì sự khác biệt tiềm năng giảm ở các tụ điện. Lúc này trị số điện dung tăng.

Kết luận

Như vậy, trên đây là những kiến thức về hằng số điện môi mà EI Industrial muốn gửi đến mọi người đang học tập, hoạt động trong lĩnh vực cơ khí. Hi vọng những thông tin bổ ích này sẽ giúp bạn hiểu rõ hơn về hằng số điện môi và những kiến thức xoay quanh nó. Đừng quên theo dõi EI Industrial để biết nhiều thông tin bổ ích và thú vị nhé! Cảm ơn bạn đã theo dõi!


Mọi nhu cầu thắc mắc cũng như liên hệ

CÔNG TY CỔ PHẦN EI INDUSTRIAL

  1. (028) 3535 1323
  2. [email protected]
  3. eiindustrial.com (http://eiindustrial.com/)
  4. TP.HCM: A01-06 Hoàng Anh River View, 37 Nguyễn Văn hưởng, Thảo Điền, Thành phố Thủ Đức, TP. HCM
Tags:

Tin Mới Nhất