Диэлектрическая проницаемость
ДИЭЛЕКТРИК В ЭЛЕКТРИЧЕСКОМ ПОЛЕ
Общие понятия о поляризации
Диэлектрики – вещества, обладающие малой электропроводностью, т.к. у них очень мало свободных заряженных частиц – электронов и ионов. Эти частицы появляются в диэлектриках только при нагреве до высоких температур.
Существуют диэлектрики газообразные (газы, воздух), жидкие (масла, жидкие органические вещества) и твердые (парафин, полиэтилен, слюда, керамика и т.п.).
Молекула диэлектрика, как и молекула любого другого вещества, электрически нейтральна. Это означает, что суммарный отрицательный заряд электронов равен суммарному положительному заряду ядер. Диэлектрики состоят либо из нейтральных молекул, либо из заряженных ионов, находящихся в узлах кристаллической решетки.
Основным, характерным для любого диэлектрикапроцессом, возникающим при воздействии на негоэлектрического напряжения, являетсяполяризация – ограниченное смещение связанныхзарядов или ориентация дипольных молекул.
О явлениях, обусловленных поляризацией диэлектрика, можно судить по значению диэлектрической проницаемости, а также угла диэлектрических потерь, если поляризация диэлектрика сопровождается рассеянием энергии, вызывающим нагрев диэлектрика.
Таким образом, диэлектрики – вещества, не имеющие свободных зарядов, а потому не способные проводить постоянный электрический ток. Делятся на две группы: неполярные и полярные диэлектрики. Они различаются строением молекул.
|
|
|
Любой диэлектрик с нанесенными на него электродами, включенный в электрическую цепь, может рассматриваться как конденсатор определенной емкости.
а) б)
Рисунок 1.1 – Диэлектрик сложного состава с различными механизмами поляризации в электрическом поле иего эквивалентная схема
U – источник напряжения; С0 и Q0 – емкость и заряд в вакууме; прочие С и Q соответственно емкости и заряды от различных видов поляризаций; r – сопротивления, эквивалентные потерям энергии при этих механизмах поляризации; RИЗ – сопротивление изоляции сквозному току через диэлектрик.
Относительная диэлектрическая проницаемость
.
Данная величина представляет собой отношение заряда Q, полученного при некотором напряжении на конденсаторе, содержащем данный диэлектрик, к заряду Q0, который можно было бы получить в конденсаторе тех же размеров и при том же напряжении, если бы между электродами находился вакуум.
ε показывает, во сколько раз вещество, поляризуясь, ослабляет внешнее электрическое поле по сравнению с вакуумом; во столько же раз возрастает ёмкость конденсатора, если пространство между его обкладками заполнить веществом (диэлектриком).
|
|
|
Классификация диэлектриков по виду поляризации.
Первый вид: диэлектрики, обладающие только электронной поляризацией – неполярные и слабополярные вещества (парафин, сера, полистерол), а также неполярные жидкости и газы (бензол, водород, инертные газы).
Второй вид: диэлектрики, обладающие одновременно электронной и дипольной поляризацией – полярные вещества и жидкости (эпоксидная смола, целлюлоза, канифоль).
Третий вид: твердые неорганические диэлектрики, имеющиеэлектронную, ионную, электронно-релаксационную и ионно-релаксационную поляризации. Этот вид можно разделить на 2 подвида:
А) диэлектрики с ионной и электронной поляризацией – диэлектрики с плотной упаковкой атомов (кварц, слюда, каменная соль)
Б) диэлектрики с электронной и релаксационными видами поляризации (керамика, миканиты).
Диэлектрическая проницаемость
- диэлектрическая проницаемость всех газов незначительна и близка к единице.
- для полярных газов основное значение имеет электронная поляризация.
- диэлектрическая проницаемость газа зависит от радиуса его молекул (ε тем выше, чем больше радиус молекулы).
- диэлектрическая проницаемость ε газов возрастает с увеличением давления.
Для воздуха ε при нормальных условиях равна 1,00058. При давлении 4 МПа εвозрастает до 1,0218.
Дата добавления: 2019-07-15; просмотров: 277; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!