Hàng số điện môi là gì? Bảng tra hằng số điện môi chuẩn

Hằng số điện môi được xem là một khái niệm phổ biến trong lĩnh vực cơ khí.

Hằng số điện môi được xem là một khái niệm phổ biến trong lĩnh vực vật lý, điện tử và kỹ thuật. Tất tần tật những thông tin về hằng số điện môi, bảng tra chi tiết và phân loại sẽ được Mecsu đề cập trong bài viết này. Theo dõi ngay bài viết bên dưới nhé:

Hằng số điện môi là gì?

Hằng số điện môi (tên tiếng Anh: Dielectric Constant), hay còn gọi chính xác hơn là Độ điện thẩm tương đối (Relative Permittivity), là một đại lượng vật lý đặc trưng cho tính chất điện của một môi trường cách điện (gọi là chất điện môi).

Nó cho biết, khi đặt hai điện tích trong một môi trường cách điện đồng chất, thì lực tương tác điện (lực Coulomb) giữa chúng sẽ bị giảm đi bao nhiêu lần so với khi đặt chúng trong môi trường chân không ở cùng một khoảng cách. Số lần giảm đi đó chính là hằng số điện môi ε.

Đây chính là một hằng số không có đơn vị (vì là tỉ số). Hằng số này phụ thuộc rất lớn vào tính chất cấu tạo phân tử của chất điện môi, mà hoàn toàn không phụ thuộc vào độ lớn hay khoảng cách giữa các điện tích đặt trong nó.

→ Ký hiệu hằng số điện môi

Trong vật lý và cơ khí, hằng số điện môi (hay độ điện thẩm tương đối) được ký hiệu là ε (đọc là epsilon). Đôi khi nó còn được ký hiệu là κ (kappa) hoặc K.

Đối với chân không, hằng số điện môi ε = 1. Đối với không khí ở điều kiện tiêu chuẩn, ε ≈ 1.0006, nên thường được xem là xấp xỉ bằng 1.

→ Công thức hằng số điện môi

Về mặt thực nghiệm, hằng số điện môi của một chất có thể được xác định bằng cách đo điện dung của một tụ điện. Nó là tỉ số giữa điện dung của tụ điện khi sử dụng chất đó làm lớp điện môi (Cd) so với điện dung của chính tụ điện đó khi sử dụng chân không (hoặc không khí) làm điện môi (C0).

Trong đó:

• ε: Là hằng số điện môi (độ điện thẩm tương đối).
• C_d: Là điện dung của tụ điện khi sử dụng chất điện môi cần đo.
• C₀: Là điện dung của tụ điện khi sử dụng chân không (hoặc không khí) làm điện môi.

→ Tìm hiểu thêm về chất điện môi

Chất điện môi (Dielectric Material), như tên gọi, là môi trường cách điện. Nó là chất dẫn điện rất kém hoặc có thể coi là chất ngăn cản không cho dòng điện chạy qua nó một cách dễ dàng.

Nguyên nhân là vì trong phân tử của chất điện môi, các electron bị liên kết chặt chẽ với hạt nhân, và số lượng điện tích tự do (có thể di chuyển) là rất ít. Tuy nhiên, khi đặt chất điện môi vào một điện trường quá mạnh, vượt quá một mức giới hạn cho phép (gọi là độ bền điện), các liên kết có thể bị phá vỡ, chất điện môi trở nên dẫn điện và bị "đánh thủng".

Chất điện môi có thể được chia thành 02 loại chính:

Chất điện môi tích cực (Active Dielectrics)

Đây là các vật liệu mà hằng số điện môi của chúng có thể được điều khiển (thay đổi) một cách có chủ đích bằng các tác nhân bên ngoài như điện trường, ánh sáng, lực cơ học... Ví dụ như các vật liệu sắt điện, gốm áp điện.

Chất điện môi thụ động (Passive Dielectrics)

Đây là loại phổ biến nhất, bao gồm các vật liệu cách điện thông thường. Hằng số điện môi của chúng tương đối ổn định. Chúng được dùng làm lớp cách điện cho dây dẫn hoặc làm chất điện môi bên trong các tụ điện, ví dụ như: gốm (ceramic), thủy tinh, cao su, giấy, nhựa (PE, PVC, Teflon...), mica...

Bảng tra hằng số điện môi đầy đủ

Để có thể áp dụng thực tế hằng số điện môi trong tính toán kỹ thuật (ví dụ như tính toán điện dung của tụ điện, hoặc chọn cảm biến điện dung), Mecsu cập nhật đến anh em bảng tra các chỉ số hằng số điện môi (ε) của một số vật liệu phổ biến. Anh em có thể tham khảo:

Một số yếu tố liên quan (Phân biệt với Độ dẫn điện)

Có một số khái niệm liên quan đến tính chất điện của vật liệu mà anh em cần phân biệt rõ với hằng số điện môi:

Hằng số điện môi (ε) mô tả khả năng phân cực (polarization) của vật liệu dưới tác dụng của điện trường, tức là khả năng lưu trữ năng lượng điện trường. Một chất điện môi lý tưởng sẽ có độ dẫn điện bằng 0.

Ngược lại, Độ dẫn điện (σ, sigma) mô tả khả năng cho phép các hạt tải điện (electron, ion) di chuyển tự do qua vật liệu khi có điện trường, tức là khả năng dẫn dòng điện. Một vật dẫn điện lý tưởng có độ dẫn điện vô hạn.

Các khái niệm trong bài gốc như "Độ dẫn ion" hay "Độ dẫn mol" đều là các khái niệm thuộc về Độ dẫn điện, không phải là hằng số điện môi.

→ Độ dẫn điện (Electrical Conductivity)

Đây là khái niệm mô tả sự chuyển động của các electron tự do trong vật dẫn (như kim loại) khi có điện trường.

→ Độ dẫn ion (Ionic Conductivity)

Mô tả sự chuyển động của các ion (hạt mang điện dương hoặc âm) trong các dung dịch điện phân (như dung dịch muối, axit, kiềm).

→ Độ dẫn mol (Molar Conductivity)

Là độ dẫn điện của một dung dịch điện phân tính cho 1 mol chất tan. Nó cũng liên quan đến sự chuyển động của các loại hạt tích điện.

Tham khảo thêm tại Mecsu

MUA NGAY HÀNG CÔNG NGHIỆP CÓ SẴN - GIAO NGAY TẠI MECSU

Mời anh em đọc thêm:

•  Tia lửa điện là gì? Cách tạo ra tia lửa điện đơn giản
•  Parabol là gì? Tải miễn phí 03 phần mềm parabol
•  Máy biến tần là gì? Cách lựa chọn máy biến tần

Trên đây là những kiến thức cơ bản về hằng số điện môi mà Mecsu muốn gửi đến quý anh em đang học tập, hoạt động trong lĩnh vực kỹ thuật, cơ khí, điện tử. Theo dõi Blog của Mecsu để cập nhật thêm nhiều tin tức bổ ích liên quan nhé!