Mi az a vákuum permittivitás és a permeabilitás? Hogyan lehetne ezt körülírni köznapi nyelven?

[link]

[link]

Sztem azért egy része elég hétköznapi, és érthető...

"Egy anizotróp anyagban a relatív permittivitás tenzor lehet, amely dupla refrakciót okoz."

Az anizotróp, a permittivitás, a tenzor és a dupla refrakció kifejezéseken kívül, szinte minden szavát értem.

Az "elég hétköznapi" jelző semmiképpen nem illik rá, mert felolvastam Édesanyámnak, aki szakács, és valóban hétköznapi kifejezéseket használ a szakmájában, de Ő nem értette. Én sem...

A permittivitást legegyszerűbben a kondenzátor példáján értheted meg. C=epszilon0 * A / d. A kapacitás egyenesen arányos a szemben álló felületekkel, és fordítottan arányos a lemezek távolságával. De nem úgy, hogy két 1 négyzetméteres felület, 1 méter távolságból, 1 coulomb töltést tud tárolni, vagyis 1 farad a kapacitása! Az egyenlőséghez kell egy szorzó ami a mértékegységeket "egyezteti" és aminek az értéke (eredetileg gyakorlati mérésből adódott) igazzá teszi az egyenlőséget. Ha nem vákuum van a két lemez között, az is befolyásolja a kapacitást. Ezért beszélünk a vákuum permittivitásáról, és a relatív permittivitásról, ami egy szorzószám, megmutatja, hogy hányszorosára nő a kapacitás, ha vákuum helyett ez tölti ki a teret.

A permeabilitás ugyanilyen gondolat menettel érthető meg. Ha egy tekercsben áram folyik elektromágnesként viselkedik.

De nagyon nem mindegy, hogy a tekercsben levegő ( megközelítőleg vákuum), vagy vasmag van! mű = mű 0 * mű r.

Ezeket nevezzük abszolút (vagy vákuumban mért) , és relatív permeabilitásnak.

Ennél egyszerűbben nem tudom elmondani, bocs a hozzáértőktől.

A permittivitás (dielektromos állandó) megértéséhez egész atomi szintekig kell visszamenni.

Az előző egyik válaszoló már a kondenzátorok kapcsán elég érthetően elmondta úgy a problémát, amely a mértékegységek egyeztetésen alapult.

Én most egy másik oldalról közelítem meg a jelenséget. A megértés elősegítése érdekében maradjunk a kondenzátoros példánál. A kondenzátor lemezei az egyik ugye pozitív, a másik negatív. Közöttük pedig dielektrikum (szigetelőanyag) található. A lemezek között - mint azt mindenki tudja - villamos erőtér alakul ki. A benne lévő dielektrikum atomjai pedig polarizálódnak, atomi deformációt szenvednek. Az elektronfelhő hatáscentruma eltolódik az eredetihez (vákuum esete) képest a pozitív lemezek felé, míg az atommag pedig a negatív lemez irányába (ez a Coulomb-féle törvény és a villamos influencia következménye). Ezek az atomi deformációk a dielektrikum közepén kiegyenlítődik ugyan, viszont azt mondhatjuk, hogy a pozitív lemezekhez közel negatív töltéstöbblet, a negatív lemezekhez közel pedig pozítív töltéstöbblet van jelen.

Ezek a rétegek segítik a lemezek töltéseit megtartani, és így növelik a kondenzátor kapacitását. A vákuumhoz képest ahányszorosára növelik a kapacitást - ez a szorzótényező a relatív dielektromos állandó (relatív permittivitás).

Említetted, hogy vajon mitől függ ez az érték, hogy lehet, hogy anyagonként különböző;

Erre az a magyarázat, hogy eltérő anyagok atomjai(vagy molekulái) nem egyenlő mértékben hajlandóak polarízálódnak, így nem egyenlő mértékűek a töltéstöbbletek, vagyis az eredeti töltések megtartásának elősegítése.

Víz esetén különösen érdekes a dolog, ugyanis ez már villamos erőtér nélkül is polarizálva van, ugyanis a vízmolekula egyik vége negatív, a másik pozitiv. (A villamos térben ezek a molekulák persze elfordulnak, így könnyedén kialakulnak az említett indukált töltésrétegek).

A relatív permeabilitásról: A relatív permeabilitás lényegében azt mutatja meg, hogy az adott anyag hányszorta jobban vezeti a mágneses erővonalakat, mint a vákuum. A relatív permeabilitás értelmezése szintén csak atomi szinten lehetséges. Ez azonban rendkívül összetett és nehézkes, ezért részletezését mellőzöm. Viszont annyít megemlítenék, hogy erős összefüggésben van az adott anyag mágneses tulajdonságával (ferro-, para-, dia-, mágnesesség). Ezenkívül függ az anyag összetételétől. Például vas esetén meg kell említenem, hogy tiszta vas nincs a gyakorlatban, ezért csak vas-ötvözetekről beszélhetünk. A vasötvözetek esetén az ötvözők %-os összetétele fontos. Különösen a széntartalom - amelyet egyébként a Heyn-Charpy féle vas karbon ikerdiagram - szemléletesen ábrázol - lényeges. A szén % -tól függően az anyagok Curie-pontja változik, amely fölött az anyag nem mágnesezhető. Továbbá függ az egyéb ötvözőktől is, pl. króm, nikkel, rozsdamentes acélok esetén. Ezek az ötvözők ugyanis az állapotábrát eltolják lefelé és jobbra. Ezért aztán a rozsdamentes acélok nem mágnesezhetők (Kobalt ötvözésével kiküszöbölhető). A relatív permeabilitás függ a hőmérséklettől is. Ha csökken a hőmérséklet akkor megnő a permeabilitás, a hőmérséklet növelésével pedig csökken. Továbbá függ az anyag rácsszerkezetétől.

Mindezek alapján tehát a relatív permeabilitás függ az anyag:

-mágneses tulajdonságától

-összetételétől

-hőmérséklettől

-atomi tulajdonságoktól

-egyéb tényzőktől

Remélem valamennyire azért érthető, bár így is sikerült olyat írnom, amit nem könnyű megérteni.

Még egy megjegyzés: A vasötvözetek relatív permeabilitása is erősen eltérő lehet. Lehet hogy egy vasötvözeté 3, de van olyan is amelyiké 3000.

Létezik olyan anyag is (Permalloy) amelyiké több millió körül van.