سماحية
التعريف الرياضي | |
---|---|
التحليل البعدي |
السماحية أو النفاذية في الفيزياء (Permittivity) هي كمية فيزيائية تصف تأثر مادّة عازلة كهربائية (dielectric material) عند تعرضها لحقل كهربائي ، فالعوازل ذات السماحية الكبيرة تميل إلى تقليص وجود حقل كهربائي.[3][4][5] ولذلك يمكن زيادة تخزين كمية من الطاقة في مكثف عن طريق وضع عازل كهربي ذا سماحية عالية بين لوحيه . فتزداد الطاقة المخزونة بازدياد سماحية العازل .
نبذة من الأسس[عدل]
تعريف السماحية[عدل]
وحدة قياس السماحية ε هي فاراد لكل متر ، أي فاراد/متر . والقابلية الكهربائية (susceptibility) لمادة يرمز لها بالرمز χ وهي خاصية مطلقة ليس لها وحدات . وتتعلق تلك الخاصيتان لمادة ببعضها البعض طبقا للعلاقة :
حيث :
- εr السماحية النسبية لمادة ،
- و
- ε0 = 8.854187817.. × 10−12 F/m
- تعتبر سماحية الفراغ (permittivity of the vacuum).
سماحية الفراغ[عدل]
السماحية في الفراغ (the permittivity in vacuum) أو القدرة في الفراغ على الاستقطاب هي ثابت طبيعي ويمكن تعيينها من خلال العلاقة التي تنبأ بها ماكسويل :
حيث:
- c هي سرعة الضوء في الفراغ,
- هي نفاذية الفراغ.
وأثبت تلك العلاقة عمليا فلهيلم إدوارد فيبر ورودولف كوهلراوش عام 1857 .
طبقا للنظام الدولي للوحات SI–System تنتسب الكميات الكهرونغناطيسية إلى الكميات في نظام وحدات سنتيمتر غرام ثانية ويشتركان في تعريف الأمبير (وحدة شدة التيار) . وبناء على ذلك تحسب سماحية الفراغ من ثابت نفاذية الفراغ و :
ويمكن تعيين السماحية بالوحدات المكافئة التالية:
- .
حيث:
ونظرا لأن الهواء ضعيف الاستقطاب فيمكن اعتبار سماحية الهواء بالتقريب مساوية .
المكثف الكهربي[عدل]
عند تسليط جهد كهربائي ثابت U على لوحي المكثف الكهربي ومجال كهربائي (حيث dالمسافة بين اللوحين) تنشأ كثافة دفق كهربائي بالسماحية الكهربية :
تستخدم السماحية في حركية كهربائية وفي الكهرباء الساكنة لوصف الظواهر الكهربائية مثل الإزاحة الكهربائية وشدة المجال الكهربائي :
وحيث أن السماحية الكهربائية لمادة هي خاصية ذاتية فتختلف تلك القيم باختلاف نوع المادة بين اللوحين، فقد تكون هواء، أو زيتا، أو سيراميك، وهي مواد عازلة للكهرباء وتسمى dielectric material ، أي مواد ذات كهربية معاكسة (قارن الشكل في أول المقال).
العلاقة بين السماحية والقابلية الكهربائية[عدل]
ترتبط القابلية الكهربائية (susceptibility) بالسماحية النسبية لمادة معيّنة (relative permittivity of a certain material) بالعلاقة :
والقابلية الكهربائية هي مقياس لكثافة الشحنات «المربوطة» في المادة العازلة إلى كثافة الشحنات الحرة .
سماحية الفراغ ذات قيمة صغيرة نسبيا وتساوي 8و854 بيكو فاراد لكل متر وتُعطى سماحية المادة غالبا بدلالة سماحية الفراغ، فسماحية الماء مثلا أكبر من سماحية الفراغ ثمانين مرة.
حيث X هي القابلية الكهربية وEr هي السماحية النسبية، والتي هي للماء تساوي 80.
مراجع[عدل]
- ^ Quantities and units—Part 6: Electromagnetism (بالإنجليزية) (1st ed.), International Organization for Standardization, 1 Mar 2008, 6-14.2, QID:Q26711936
- ^ Quantities and units — Part 6: Electromagnetism (بالإنجليزية والفرنسية) (2nd ed.), 2022-11, 6-14.2, QID:Q117847945
{{استشهاد}}
: تحقق من التاريخ في:|publication-date=
(help) - ^ Manijeh Razeghi (2006). Fundamentals of Solid State Engineering. Birkhauser. ص. 383. ISBN:0-387-28152-5. مؤرشف من الأصل في 2019-12-15.
- ^ Linfeng Chen؛ V. V. Varadan؛ C. K. Ong؛ Chye Poh Neo (2004). "Microwave theory and techniques for materials characterization". Microwave electronics. Wiley. ص. 37. ISBN:0-470-84492-2. مؤرشف من الأصل في 2014-01-01.
- ^ electric constant نسخة محفوظة 18 نوفمبر 2016 على موقع واي باك مشين.