Trong lĩnh vực điện tử và sản xuất, thuật ngữ “hằng số điện môi” thường xuyên được nhắc đến. Vậy hằng số điện môi là gì và nó có vai trò như thế nào? Bài viết này sẽ cung cấp một cái nhìn tổng quan về hằng số điện môi, chất điện môi và những thông tin liên quan.
Mục Lục
Hằng Số Điện Môi Là Gì?
Hằng số điện môi, ký hiệu là ε (epsilon), là một đại lượng vật lý đặc trưng cho khả năng của một vật liệu làm giảm cường độ điện trường khi được đặt vào giữa các điện tích. Nói cách khác, nó thể hiện mức độ mà một vật liệu có thể phân cực để chống lại điện trường ngoài.
Thí nghiệm đã chứng minh rằng, ở một khoảng cách cố định, lực Coulomb giữa hai điện tích đặt trong môi trường điện môi đồng nhất sẽ nhỏ hơn lực tác dụng giữa chúng trong môi trường chân không ε lần. Hằng số này phụ thuộc vào tính chất của điện môi và không phụ thuộc vào độ lớn hay khoảng cách giữa các điện tích.
Hằng số điện môi là gì?
Chất Điện Môi Là Gì?
Chất điện môi là vật liệu dẫn điện kém, hay nói cách khác, là chất cách điện. Chúng có điện trở suất rất cao (từ 107 đến 1017 Ω.m) ở nhiệt độ thường. Chất cách điện bao gồm phần lớn các vật liệu vô cơ và hữu cơ.
Trong phân tử của chất điện môi, số lượng điện tích tự do rất ít, dẫn đến khả năng dẫn điện kém. Tuy nhiên, khi cường độ điện trường vượt quá một ngưỡng nhất định, chất điện môi sẽ bị đánh thủng. Mỗi chất điện môi có một điện trường giới hạn khác nhau. Hằng số điện môi ε chỉ phụ thuộc vào tính chất của chất điện môi, và hằng số điện môi của chân không bằng 1.
Ký hiệu của Hằng số điên môi
Lý Thuyết Dẫn Điện Của Điện Môi
Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến khả năng dẫn điện của một chất điện môi, bao gồm:
-
Dòng Hấp Thụ: Dòng điện chạy trong chất điện môi ở dòng không đổi cho đến khi đạt trạng thái cân bằng. Dòng điện này thay đổi hướng khi điện áp được bật và đặt vào, và khi ngắt kết nối. Với dòng điện xoay chiều, cường độ dòng điện luôn tồn tại trong chất điện môi khi nó ở trong trạng thái hoạt động của điện trường.
-
Độ Dẫn Điện Tử: Sự chuyển động của các điện tử dưới tác động của điện trường.
-
Độ Dẫn Ion: Sự chuyển động của các ion trong dung dịch điện phân (muối, axit, kiềm) hoặc trong nhiều chất điện môi khác.
-
Độ Dẫn Mol: Sự chuyển động của các hạt tích điện gọi là mol, thường thấy trong hệ thống keo, nhũ tương và huyền phù. Hiện tượng chuyển động của ion trong điện trường được gọi là điện di.
Vật liệu cách điện được phân loại theo trạng thái (rắn, lỏng, khí) và tính chất hóa học (hữu cơ, vô cơ).
Ứng Dụng Của Hằng Số Điện Môi
Dựa vào đặc tính của hằng số điện môi liên quan đến độ dẫn điện, các nhà sản xuất đã ứng dụng vào các dòng cảm biến đo mức kiểu điện dung. Hằng số điện môi khác nhau của các chất được sử dụng để xác định mức độ của chất đó trong một bình chứa.
Tìm hiểu về hằng số điên môi
Bảng Tra Hằng Số Điện Môi Của Các Chất Thông Dụng
Dưới đây là bảng tra cứu hằng số điện môi của một số chất thông dụng. Lưu ý rằng giá trị này có thể thay đổi tùy thuộc vào nhiệt độ và tần số của điện trường.
| Chất liệu | Hằng số điện môi (ε) |
|---|---|
| ABS resin | 2.4~4.1 |
| Aluminum powder | 1.6~ |
| Bakelite | 4.5~5.5 |
| Beverage in glass bottle | 2.0~2.5 |
| Acetate | 3.2~7.0 |
| Alundum | 3.2~3.4 |
| Bakelite vanish | 3.5~4.5 |
| Black lead | 12.0~13.0 |
| Acetic acid | 6.2 |
| Aniline | 6.9 |
| Barium nitrate | 5.9 |
| Bleaching powder | 1.8~2.0 |
| Acetone | 19.5 |
| Aniline-formaldehyde resin | 4 |
| Barium titanate | 1200 |
| Bone black | 5.0~6.0 |
| Acetyl cellulose | 2.5~7.5 |
| Aniline resin | 3.4~3.8 |
| Bengala | 2.6 |
| Borosilicate | 4.0~5.0 |
| Acryl nitrile resin | 3.5~4.5 |
| Animal feed | 3.0~5.0 |
| Benzene | 2.3 |
| Butane | 20 |
| Acrylic resin | 2.7~4.5 |
| Amber | 2.8~2.9 |
| Benzene alcohol | 13.1 |
| Butyl rubber | 2.5~3.5 |
| Air | 1.000586 |
| Aminoalkyl resin | 3.9~4.2 |
| Beryl (parallel to optical axis) | 6.08 |
| Butyrate | 3.2~6.2 |
| Air (liquid) | 1.5 |
| Ammonia | 15~25 |
| Beryl (perpendicular to optical axis) | 7.02 |
| Alcohol | 16~31 |
| Aqueous solution | 50~80 |
| Calcite | 8.3 |
| Cevine | 1.6~2.0 |
| Alkyd resin | 5 |
| Aqueous solution | 50~80 |
| Calcium | 3 |
| Chez beer benzene | 2.3 |
| Alumina film | 6~10 |
| Asbestos | 1.4~1.5 |
| Calcium hydroxide (powder) | 1.8~3.0 |
| Chloroform | 4.8 |
| Alumina porcelain | 8.0~11 |
| Asbestos | 3~3.5 |
| Calcium phosphate | 1.58 |
| Chloronaphthalene | 3.5~5.4 |
| Alumino alkyd resin | 3.9 |
| Asbestos | 3~3.6 |
| Calcium phosphate | 1.9~3.2 |
| Chloropyrene | 6.0~9.0 |
| Aluminum hydroxide | 2.2 |
| Asphalt | 2.7 |
| Calcium silicate | 2.4~5.4 |
| Chromium ore | 8.0~10.0 |
| Aluminum oxide | 2.14 |
| AS resin | 2.6~3.1 |
| Carbide powder | 5.8~7.0 |
| Chromite | 4.0~4.2 |
| Darusamu | 3.2 |
| Diallele phthalate resin | 3.3~6.0 |
| Carbolic acid | 10 |
| Clay (powder) | 1.8~2.8 |
| Dextrin | 2.2~2.4 |
| Diamond | 16.5 |
| Carbon bisulfide (liquid) | 2.6 |
| Coal tar | 2.0~3.0 |
| Diallele phthalate | 3.8~4.2 |
| Dolomite | 3.1 |
| Carbon dioxide | 1.000985 |
| Cocoa lees | 2.5~3.5 |
| Feldspathic porcelain | 5~7 |
| Fluorinated aluminum | 2.2 |
| Carbon dioxide (liquid) | 1.6 |
| Coffee lees | 2.4~2.6 |
| Fellow chrome | 1.5~1.8 |
| Fluorite | 6.8 |
| Carbon tetrachloride | 2.2~2.6 |
| Compound | 3.6 |
| Ferric oxide (powder) | 1.4~1.8 |
| Flux | 3 |
| Casein resin | 6.1~6.8 |
| Corn lees | 2.3~2.6 |
| Ferrite (powder) | 1.4~ |
| Flyash | 1.5~1.7 |
| Celluloid | 4.1~4.3 |
| Cotton | 3~7.5 |
| Ferro-manganese | 2.8~3.2 |
| Formalin | 23 |
| Cellulose | 6.7~8.0 |
| Cotton seed oil | 3.1 |
| Ferrule resin | 3.0~12.0 |
| Formic acid | 58.5 |
| Cellulose acetate | 3.2~7 |
| Cresol | 11.8 |
| Fiber | 2.5~5 |
| Forsterite porcelain | 5.8~6.7 |
| Cellophane | 6.1~7.7 |
| Cross-linked polyethylene | 2.3~2.4 |
| Filling compound | 3.6 |
| Foundry sand | 3.384~3.467 |
| Cereals | 3.0~5.0 |
| Crude oil (KW#9020.01%) | 2.428 or more |
| Film flake (black) | 1.17~1.19 |
| Freon | 2.2 |
| Gasoline | 2.0~2.2 |
| Glycol | 35.0~40.0 |
| Flexible glass | 3.45 |
| Freon 11 | 2.2 |
| Glass | 3.7~10.0 |
| Glycerin | 47 |
| Flour | 2.5~3.0 |
| Furfural resin | 4.0~8.0 |
| Glass bead | 3.1 |
| Granular glass (0010) | 6.32 |
| Fluor resin | 4.0~8.0 |
| Furan resin | 4.5~10.0 |
| Glass, epoxy laminate plate | 4.5~5.2 |
| Granular glass (0080) | 6.75 |
| Hard PVC resin | 2.8~3.1 |
| Honey wax | 2.5~2.9 |
| Glass, silicone laminate plate | 3.5~4.5 |
| Granulated sugar (powder) | 1.5~2.2 |
| Hard vinyl butyral resin | 3.33 |
| Hydrogen | 1.000264 |
| Glass, polyester laminate plate | 4.2~5 |
| Granule gelatin | 2.615~2.664 |
| Helium (liquid) | 1.05 |
| Hydrogen (liquid) | 1.2 |
| Glucose | 3.0~4.0 |
| Gypsum | 5.3 |
| Honey | 2.9 |
| Glue (powder) | 1.7~1.8 |
| Magnesium sulfate (powder) | 2.7 or more |
| Methyl violet | 4.6 |
| Naphtha | 1.8 |
| Nitrogen | 1.000606 |
| Manganese dioxide | 5.1 |
| Mica | 5.7~7.0 |
| Naphthalene | 2.5 |
| Nitrogen (liquid) | 1.4 |
| Marble | 3.5~9.3 |
| Micanite | 3.4~8.0 |
| Natural rubber | 2.7~4.0 |
| N-hexane | 2 |
| Margarine liquid | 2.8~3.2 |
| Micarex | 6.5~9.5 |
| Neoprene | 6~9 |
| Normal heptane | 1.92 |
| Melamine-formaldehyde resin | 7.0~9.0 |
| Micro hexane | 2 |
| Nescafe powder | 0.55~0.7 vibration |
| Nylon | 3.5~5.0 |
| Melamine resin | 4.7~10.2 |
| Mineral oil | 2~2.5 |
| Nitrobenzene | 36 |
| Nylon-6 | 3.5~4.0 |
| Methacrylic resin | 2.2~3.2 |
| Mirror stone | 4.5~7.5 |
| Nitro cellulose lacquer | 6.7~7.3 |
| Nylon-6-6 | 3.4~3.5 |
| Methanol | 33 |
| Oxygen | 1.000547 |
| Oxygen dioxide (liquid) | 2.6 |
| Paint | 7.5 |
| Polyethylene (low pressure) | 2.3 |
| Palm lees | 3.1 |
| Polyethylene oxide | 7.8 |
| Quartz | 3.7~4.1 |
| Quartz glass | 3.5~4.0 |
| Paper | 2.0~2.5 |
| Polyethylene pellet | 1.7 |
| Quartz crystal | 4.6 |
| Quartz (melted) | 3.5~4.5 |
| Paper, phenol laminate plate | 5.0~7.0 |
| Polyethylene-telephthalate | 2.9~3 |
| Quartz crystal (melted) | 3.5~3.6 |
| Paraffin | 1.9~2.5 |
| Poly methyl acrylate | 4 |
| Rice powder | 3.5~3.7 |
| Rubber (raw) | 2.1~2.7 |
| Paraffin oil | 4.6~4.8 |
| Polypropylene | 2.0~2.3 |
| Rochelle salt | 100~2000 |
| Rubber (vulcanized) | 2.0~3.5 |
| Paraffin wax | 2.1~2.5 |
| Polypropylene pellet | 1.5~1.8 |
| Rosin oil (powder) | 1.65 |
| Ruby (parallel to optical axis) | 11.28 |
| Pebble | 5.4~6.6 |
| Polypropylene resin | 2.2~2.6 |
| Rubber cement | 2.7~2.9 |
| Ruby (perpendicular to optical axis) | 13.27 |
| PE cube | 1.55~1.57 |
| Polystyrene | 2.4~2.6 |
| Salt | 3.0~15.0 |
| Slate | 6.6~7.4 |
| Petroleum | 2.0~2.2 |
| Polystyrene pellet | 1.5 |
| Sand | 3.0~5.0 |
| Snow | 3.3 |
| Phenole (lime acid) | 9.78 |
| Polystyrol | 2.0~2.6 |
| Selenium | 6.1~7.4 |
| Soybean lees | 2.7~2.8 |
| Phenol paper laminate sheet | 4.6~5.5 |
| Polysulfonate | 2.8 |
| Sesame (granular) | 1.8~2.0 |
| Soy bean oil | 2.9~3.5 |
| Phenol pellet | 2.0~2.6 |
| Polytetrafluoroethylene | 2 |
| Shellac | 2.3~3.8 |
| Soda-lime glass | 6.0~8.0 |
| Phosphate rock | 4 |
| Poly urethane | 5.0~5.3 |
| Shellac vanish | 2.8~4.7 |
| Sodium carbonate | 2.7 |
| Pine oil | 2.5 |
| Polyvinyl alcohol | 2 |
| Shell sand | 1.2 |
| Sodium dichromate | 2.9 |
| Polyacetal resin | 3.6~3.7 |
| Porcelain | 4.4~7.0 |
| Silica alumina | 2 |
| Soft PVC resin | 3.3~4.5 |
| Polyamide | 2.5~2.6 |
| Pottery | 5~7 |
| Silica sand | 2.5~3.5 |
| Soft vinyl butyral resin | 3.92 |
| Polybutylene | 2.2~2.3 |
| Press board | 2.0~5.0 |
| Silicon | 2.4 |
| Steatite | 5.3~6.8 |
| Polybutylene resin | 2.25 |
| Propane (liquid) | 1.6~1.9 |
| Silicon | 3.5~5.0 |
| Steatite porcelain | 6~7 |
| Polycarbonate | 2.9~3 |
| Propionate | 3.3~3.8 |
| Silicon iron | 1.38 |
| Styrene-butadiene rubber | 3.0~7.0 |
| Polycarbonate powder | 1.58 |
| Propylene glycol | 32 |
| Silicone resin | 3.5~5 |
| Styrene resin | 2.3~3.4 |
| Polycarbonate resin | 2.9~3.0 |
| PVA-E(sawdust) | 2.23~2.30 |
| Silicone resin (liquid) | 3.5~5.0 |
| Styrol resin | 2.4~2.8 |
| Polyester pellet | 3.2 |
| P vinyl alcohol | 1.8 |
| Silicone rubber | 3.0~3.5 |
| Sugar | 3 |
| Polyester resin | 2.8~8.1 |
| Pyranol | 4.4 |
| Silicone vanish | 2.8~3.3 |
| Superphosphate | 14.0~15.0 |
| Polyethylene | 2.3~2.4 |
| Pyrex | 4.8 |
| Silk | 1.3~2 |
| Polyethylene (high pressure) | 2.2 |
| Xylene | 2.3 |
| Xylol | 2.7~2.8 |
Ví dụ:
- Hằng số điện môi của đường là 3.
- Hằng số điện môi của cát dao động từ 3 đến 5, tùy thuộc vào thành phần và độ ẩm.
Kết luận
Hằng số điện môi là một đại lượng quan trọng trong nhiều lĩnh vực kỹ thuật và khoa học. Việc hiểu rõ về nó giúp chúng ta lựa chọn vật liệu phù hợp cho các ứng dụng khác nhau, từ sản xuất tụ điện đến thiết kế cảm biến. Hy vọng bài viết này đã cung cấp cho bạn những thông tin hữu ích về hằng số điện môi và các ứng dụng của nó.