Диэлектрическая проницаемость

ДИЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ПРОНИЦАЕМОСТЬ (абсолют-ная — ε. относительная — ε_r), физическая величина, характеризующая способность диэлектрика поляризоваться в электрич. поле. Абс. Д. п. вводится как коэф. пропорциональности между векторами электрич. индукции D и напряжённости электрич. поля E:D = εE. Относит. Д. п. равна отношению абс. Д. п. к электрич. постоянной СИ ε₀(ε₀=8,854- 10^-12 Ф/м):ε_r=ε/ε₀. Для вакуума ε_r=1 и ε=ε₀- Д. п. изотропных диэлектриков определяется одним числом (ε — скаляр), анизотропных — совокупностью неск. чисел (ε — тензор). Наряду с Д. п. способность диэлектрика поляризоваться нередко характеризуют также диэлектрической восприимчивостью χ_e; ε_r и χ_e связаны соотношением: ε_r = 1+ χ_e.
Величина Д. п. определяется механизмом поляризации диэлектрика и зависит от поляризуемости частиц (атомов, молекул, ионов), входящих в состав диэлектрика. У диэлектриков с чисто электронным механизмом поляризации (водород, гелий, трансформаторное масло, полиэтилен и др.) относит. Д. п. лежит в интервале 1,0002—2,3; у диэлектриков, в к-рых преобладает ионный или ориентационный механизм поляризации (вода, стекло, кварц, слюда и др.), Д. п. составляет 3—300 (в ионных кристаллах с дефектами она достигает 3⋅10³). Аномально высокие значения Д. п. (до 5⋅10⁴) имеют сегнетоэлектрики. В большинстве диэлектриков Д. п. практически не зависит от напряжённости электрич. поля вплоть до пробоя диэлектрика. Нек-рые диэлектрики (в основном сегнетоэлектрики) обнаруживают нелинейную зависимость D от Е, т. е. Д. п. в них зависит от напряжённости электрич. поля. Для этих диэлектриков наряду с абс. и относит. Д. п. вводят след. виды Д. п.: дифференциальную dD/ε₀dE; реверсивную, определяемую как относит. Д. п. в перем. электрич. поле при одноврем. наложении пост, или медленно меняющегося поля; начальную относительную, определяемую при амплитуде электрич. поля, стремящейся к нулю; эффективную, равную отношению эффективного значения плотности тока к эффективной напряжённости электрич. поля, делённому на частоту этого поля.
У неполярных диэлектриков, обладающих электронной и ионной поляризацией, Д. п. слабо зависит от темп-ры Т. У полярных диэлектриков, обладающих ориентац. и ре-лаксац. поляризацией, ε существенно зависит от Т. Особенно сильно зависимость Д. п. от темп-ры проявляется у сегнетоэлектриков вблизи точки Кюри. С целью уменьшения зависимости ε от Т, напр. при создании высокостабильных диэлектрич. резонаторов, используют керамику из смеси диэлектрич. порошков с разл. темп-рными коэф. ε.
Зависимость Д. п. от частоты электрич. поля (временная дисперсия) обусловлена запаздыванием процесса установления поляризации Р (её релаксацией) по отношению к изменению напряжённости электрич. поля Е и сопровождается появлением диэлектрических потерь. При наличии потерь в диэлектрике Д. п. является комплексной величиной: ε=ε'—iε", причём ε' и ε" (и, следовательно, ε) сложным образом зависят от частоты электрич. поля. Отношение мнимой составляющей Д. п. (ε") к вещественной (ε') определяет тангенс угла диэлектрич. потерь (ε"/ε'=tg δ).
Наиболее распространённые методы определения Д. п. на частотах от 0 до 10⁷ Гц осн. на измерении ёмкости конденсатора, заполненного исследуемым диэлектриком. Измеренное в перем. поле значение Д. п. соответствует веществ, составляющей комплексной Д. п.; мнимую составляющую обычно определяют по результатам измерения tg δ и веществ, составляющей. В диапазоне метровых и сантиметровых волн (10⁸—10¹¹ Гц) для измерения Д. п. применяются волноводные методы: исследуемый образец помещается внутрь волновода и регистрируется вызванное этим образцом изменение структуры поля в измерит, линии. Начиная с частот ~10¹¹ Гц, используются квазиоптич. и оптич. методы, осн. на измерении с помощью спектрометра коэф. пропускания (или коэф. отражения) образца и соответствующего фазового сдвига волны.

Источник
Электроника. Энциклопедический словарь
Москва, «Советская энциклопедия», 1991 г.