КАТЕГОРИИ: Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748) |
Диэлектрическая проницаемость
Диэлектрическая проницаемость характеризует количественно процесс поляризации. Диэлектрической проницаемостью (или относительной диэлектрической проницаемостью) ε называется отношение абсолютной диэлектрической проницаемости вещества εа к электрической постоянной εо. Значение относительной диэлектрической проницаемости электроизоляционных материалов можно вычислить, сравнив емкости двух конденсаторов, одинаковых по форме и геометрическим размерам: , где Сх – емкость конденсатора с испытываемым диэлектриком; Со – емкость конденсатора при тех же геометрических размерах, но в случае, когда испытываемый диэлектрик заменен вакуумом. Значение ε исследуемого диэлектрика можно определить, измеряя дважды емкость разборного конденсатора: когда между обкладками данный диэлектрик (Сх) и когда между ними воздух (Со). Замена вакуума воздухом дает малую погрешность (сотые доли процента). Поляризация газообразных веществ вследствие больших расстояний между молекулами незначительна, и диэлектрическая проницаемость близка к единице. Диэлектрическая проницаемость газа пропорциональна давлению и обратно пропорциональна абсолютной температуре, так как она определяется изменением числа молекул в единице объема. Однако эта зависимость слабо выражена. Жидкие диэлектрики могут быть построены из нейтральных (неполярных) молекул, обладающих только электронной поляризацией, а также из дипольных (полярных) молекул, поляризация которых определяется одновременно электронной и дипольной составляющими. Жидкости обладают тем большей диэлектрической проницаемостью, чем больше значение электрического момента диполей и чем больше число молекул в единице объема. Диэлектрическая проницаемость нейтральных жидкостей обычно не превышает 2.5. Сильнополярные жидкости, характеризующиеся очень высоким значением диэлектрической проницаемости, например вода, этиловый спирт, не находят практического применения в качестве диэлектрика вследствие их высокой электропроводности. Диэлектрическая проницаемость нейтральной жидкости обратно пропорциональна температуре, так как с ростом последней уменьшается число молекул в единице объема.
Зависимость диэлектрической проницаемости дипольных жидкостей от температуры носит более сложный характер. При низких температурах диэлектрическая проницаемость носит только электронный характер, диполи еще не могут повертываться. С повышением температуры вязкость жидкости уменьшается и диполи начинают ориентироваться в электрическом поле, что ведет к резкому увеличению диэлектрической проницаемости. При дальнейшем увеличении температуры возросшая кинетическая энергия хаотического движения диполей мешает их ориентации, и поэтому диэлектрическая проницаемость начинает постепенно уменьшаться (рис. 12.2).
Диэлектрическая проницаемость дипольной жидкости зависит от частоты тока. При малых частотах диполи успевают следовать за изменением поля и значение диэлектрической проницаемости при этом близко к значению проницаемости, определяемому при постоянном токе. При увеличении частоты молекулы не успевают следовать за изменением поля, и диэлектрическая проницаемость начинает уменьшаться. При большой частоте ее значение приближается к значению, обусловленному только электронной поляризацией (рис. 12.3). Рис. 12.3- Зависимость диэлектрической проницаемости от частоты
Диэлектрическая проницаемость полярных жидкостей повышена по сравнению с нейтральными жидкостями. Например, для совтола ее значение равно 3,2, для касторового масла – 4,5. Диэлектрическая проницаемость твердых тел может принимать самые различные значения в соответствии с разнообразием структурных особенностей твердых диэлектриков. Наименьшее значение диэлектрической проницаемости имеют твердые диэлектрики, построенные из нейтральных молекул и обладающие только электронной поляризацией. К такому виду относится парафин, имеющий диэлектрическую проницаемость 1,9...2,2. Температурная зависимость диэлектрической проницаемости нейтральных твердых диэлектриков подобна зависимости нейтральных жидкостей. В твердых диэлектриках, представляющих собой ионные кристаллы с плотной упаковкой частиц и обладающих электронной и ионной поляризациями, значение диэлектрической проницаемости меняется в очень широких пределах. С увеличением температуры таких диэлектриков их диэлектрическая проницаемость возрастает почти линейно за счет возрастания поляризуемости ионов, несмотря на уменьшение плотности вещества. Твердые дипольные диэлектрики аморфной и кристаллической структуры и ионные аморфные диэлектрики, в том числе полярные полимеры (бакелит, шеллак, плексиглас, эбонит, поливинилхлорид и др.), целлюлоза и продукты ее переработки (галовакс, неорганические стекла), характеризуются наличием электронной, ионной и структурной поляризаций и делятся на две подгруппы: - ионные аморфные диэлектрики (неорганические стекла), структурная поляризация которых состоит в перебросе тепловым движением внутри замкнутой ячейки ионов, направляемых электрическим полем; диэлектрическая проницаемость стекол находится в пределах от 4 до 20; - дипольные аморфные и кристаллические твердые тела, в которых в твердом состоянии обнаруживается дипольная поляризация, аналогичная поляризации дипольных жидкостей, но с совершенно иными значениями времени релаксации. Диэлектрическая проницаемость материалов второй подгруппы в большой степени зависит от температуры и от частоты приложенного напряжения, подчиняясь тем же закономерностям, какие наблюдаются у дипольных диэлектриков.
От значения диэлектрической проницаемости зависит емкость материала. Поэтому, например, сверхвысокая диэлектрическая проницаемость керамического сегнето диэлектрика используется в малогабаритных конденсаторах. Интересно отметить, что диэлектрическая проницаемость сегнетодиэлектриков имеет резко выраженную зависимость не только от температуры, но и от напряженности поля, при этом отмечено явление диэлектрического гистерезиса сегнетодиэлектриков.
Дата добавления: 2014-11-08; Просмотров: 3103; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |