PDF (1 MB) - FMI

40 LUKU 3. SÄHKÖKENTTÄ VÄLIAINEESSATaulukko 3.1: Eristeiden ominaisuuksia. Tässä annettu ilman läpilyöntikestävyyskoskee kuivaa ilmaa, muissa oloissa arvo on pienempi. Lasin suhteellinenpermittiivisyys vaihtelee kemiallisesta koostumuksesta riippuen.aine suhteellinen läpilyöntipermittiivisyyskestävyys [MV/m]akryyli 3.3 20eboniitti 2.7 10kuiva ilma 1.0006 4.7lasi 5-10 15kova paperi 5 15eristyspaperi 5 30posliini 5.5 35tislattu vesi 81 30troneja ulos molekyyleistä, jolloin aine alkaa johtaa sähköä. Tätä rajaa kutsutaanaineen dielektriseksi vahvuudeksi. Taulukossa 3.1 on joidenkin tärkeidenaineiden eristevakioita ja dielektrisiä vahvuuksia. Ilma on sähköisestimelkein tyhjö, siis hyvä eriste. Veden eristevakio on puolestaan suuri, mikämerkitsee vahvaa polarisoitumista ja siten kohtuullisen hyvääsähkönjohtokykyäpolarisoitumisvarausten kantamana.3.5 Sähkökenttä rajapinnallaEristeet ovat usein paljon hankalampia käsiteltäviä kuin johteet. Hyvän johteenominaisuus on, että sen sisäinen sähkökenttä on nolla ja kaikki varauskertyy pinnalle. Eristeet sen sijaan polarisoituvat ja erilaiset eristeet polarisoituvateri tavoin. Eristeongelmissa joudutaan usein tarkastelemaan kenttienominaisuuksia eri eristeiden tai eristeiden ja johteiden rajapinnoilla.Tarkastellaan seuraavassa tilannetta kahden yksinkertaisen (lineaarinen,isotrooppinen, homogeeninen = LIH) eristeen rajapinnalla ja oletetaan rajapintamakroskooppisessa mielessä ohueksi. Tämä tarkastelu voidaan ulottaamyös epähomogeenisiin eristeisiin, jos eriste voidaan kuvata eri eristevakiollavarustettuina kerroksina. Toinen eriste voi olla myös tyhjö, jonkapermittiivisyys on ɛ 0 eli K = 1. Merkitään väliaineita indekseillä 1ja2ja olkoon σ pintavaraustiheys rajapinnalla. Tarkastellaan pientä sylinterinmuotoista”pillerirasiaa”, jonka kannet ovat eri väliaineissa (kuva 3.1).Sovelletaan Gaussin lakia∮D · n dS = D 1 · n 1 △S 1 + D 2 · n 2 △S 2 +∮vaippaD · n dS = Q (3.26)