絶縁材料の誘電特性（公式と定数）

まず、誘電体材料の説明から始めましょう。これは実際には電気を通しません。誘電体は非常に低い電気伝導度を持つ絶縁体です。したがって、誘電体材料と絶縁体材料の違いを理解する必要があります。その違いは、絶縁体は電流の流れをブロックしますが、誘電体は電気エネルギーを蓄積することです。コンデンサでは、誘電体は電気絶縁体として機能します。

次に、本題に入ります。絶縁材料の誘電特性には、絶縁破壊電圧または誘電強度、誘電率、導電率、損失角、力率などが含まれます。その他の特性には、電気的、熱的、機械的、化学的なパラメータがあります。以下で主な特性について詳しく説明します。

誘電強度または絶縁破壊電圧

誘電体材料は通常の動作条件下では電子がわずかしか存在しません。電場強度が特定の値を超えると、絶縁特性が損傷し、最終的に導体になります。絶縁破壊時の電界強度を絶縁破壊電圧または誘電強度と呼びます。これは、ある条件での絶縁材料の絶縁破壊を引き起こす最小の電気ストレスで表されます。

絶縁破壊電圧または誘電強度は、老化、高温、湿気によって減少します。以下の式で与えられます
誘電強度または絶縁破壊電圧 =
V→ 絶縁破壊電位。
t→ 誘電体材料の厚さ。
相対誘電率
これはまた、比誘電容量または誘電定数とも呼ばれます。これにより、誘電体を使用したときのコンデンサの静電容量に関する情報が得られます。εrで表されます。コンデンサの静電容量は、プレート間の距離（つまり誘電体の厚さ）、プレートの断面積、および使用される誘電体材料の特性に関連しています。高い誘電定数を持つ誘電体材料は、コンデンサに適しています。
相対誘電率または誘電定数 =

空気を他の誘電体に置き換えると、静電容量（コンデンサ）が改善されます。誘電体材料の誘電定数と誘電強度は以下の通りです。

表1

損失係数、損失角、力率

誘電体材料に交流電源を与えると、電力消費は発生しません。これは真空や純粋なガスで完全に達成されます。ここで、充電電流が適用された電圧より90o先に進むことが示されています（図2A）。これは、絶縁体において電力損失がないことを意味します。しかし、ほとんどの場合、交流電流が適用されると絶縁体にエネルギーの損失が発生します。これを誘電損失と呼びます。実際の絶縁体では、リーク電流は適用された電圧より90o先に進むことはありません（図2B）。リーク電流によって形成される角度は位相差（φ）です。これは常に90未満です。ここから、損失角（δ）も90- φとして得られます。

静電容量と抵抗器の並列回路は以下のようになります。

これにより、誘電体の電力損失は以下の式で得られます

X → 静電容量反応 (1/2πfC)
cosφ → sinδ
多くの場合、δは小さいため、sinδ = tanδとみなすことができます。

したがって、tanδは誘電体の力率として知られています。

誘電体材料の特性に関する知識は、誘電体（絶縁体）材料の設計、製造、動作、リサイクルにおいて重要であり、計算と測定によって決定することができます。

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