Главная страница Случайная страница Разделы сайта АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Вопрос 13.Электрические свойства диэлектриков
Диэлектриками называются вещества, обладающие очень малой электропроводностью, способностью поляризоваться и образовывать электрическую емкость. Диэлектрики характеризуются следующими свойствами: 1)электрическими — поляризация, электропроводность, электрическая прочность; 2)физико-механическими — прочность, твердость, эластичность; 3)химическими — окисляемость, растворимость. 1.Поляризация диэлектриков. Поляризацией называется обратимый процесс ограниченного упругого смещения электрических зарядов диэлектрика под воздействием внешнего электрического поля. В моменты включения, выключения или изменения напряжения происходит смещение зарядов и создается емкостной ток (ток смещения). В диэлектрике (в отличие от проводников) свободные заряды при поляризации передвигаются на сравнительно небольшие расстояния. О степени поляризации диэлектрика можно судить по величине диэлектрической проницаемости ε, которая представляет собой приращение емкости вакуумного конденсатора, если между электродами поместить данный диэлектрик. Различают несколько видов поляризации. Электронная поляризация характеризуется упругим смещением и деформацией электронных оболочек атомов и ионов. Этот вид поляризации происходит быстро — в течение 10-15 сек, и так как время поляризации ничтожно мало, не вызывает потерь электрической энергии. Электронная поляризация присуща всем диэлектрикам. Величина поляризации не зависит от температуры, однако ε уменьшается с повышением температуры. Ионная поляризация представляет собой смещение зарядов ионов на расстояния, меньшие постоянной решетки, и характерна для твердых тел с ионным строением (например каменная соль). С повышением температуры увеличивается расстояние между ионами и уменьшаются силы взаимодействия, в результате чего поляризуемость частиц возрастает. Дипольно-релаксационная поляризация свойственна полярным жидкостям и газам и обусловливается ориентированием дипольных молекул под действием поля. Поворот диполей связан с потерями энергии на выделение тепла. После снятия электрического поля ориентация диполей ослабевает постепенно. Время, в течение которого система возвращается в равновесное состояние, называется временем релаксации. Дипольно-релаксационная поляризация наблюдается и в некоторых твердых полярных органических веществах. В этом случае происходит поворот полярных радикалов, а поляризация называется также дипольно - радикальной. Ионно-релаксационная поляризация характеризуется смещением слабо связанных ионов вещества под воздействием внешнего электрического поля на расстояния, превышающие постоянную решетки. После снятия электрического поля возврат ионов к центрам равновесия происходит постепенно. Резонансная поляризация происходит в диэлектриках при световых частотах и зависит от физико-химических особенностей тел. Резонансная поляризация связана с аномальной дисперсией света и пока еще недостаточно изучена. Спонтанная поляризация наблюдается только у группы твердых диэлектриков ионной структуры, к которым относится, сегнетова соль (сегнетоэлектрики). В сегнетоэлектриках имеются небольшие поляризованные области—домены, векторы электрических моментов которых ориентированы хаотически и компенсируют друг друга. Под воздействием внешнего электрического поля в сегнетоэлектриках происходит ориентация электрических моментов доменов в направлении поля, ион поляризуется. Структурная поляризация связана с наличием в диэлектриках проводящих и полупроводящих включений, слоев с различной проводимостью и т. д.
|