Principalele tipuri de polarizare dielectrică

Sub influența unui izolator electric de tensiune aplicată capabil polarizate, adică. E. Există o deplasare limitată a taxelor legate sau orientarea momentelor dipol.

Exista 3 tipuri principale de polarizare:

1 polarizare electronic - deplasarea elastică a cojilor de electroni în raport cu miezul din atomii dielectric. Acest proces instant, apărând la 10 -15 -10 -16 s. Caracteristica de polarizare electronică a tuturor dielectrici: polar, nepolare, zăbrele ionică.

2 Ionic polarizare este deplasarea elastică în raport cu altele sublatice de ioni pozitivi și negativi. polarizarea Ionic completat in 10 -13 -10 -12 s.

Electron și polarizarea ion sunt rapide, de tip relaxare polarizare apar în dielectrici sub influența unui câmp electric instantaneu și disipare a energiei, t. E., fără izolarea termică.

3 dipol polarizare apare în dielectrici polari. Reprezintă rotația (orientarea) a moleculelor polare (dipole). Pentru orientare dipol de-a lungul câmpului electric relaxarea ia ceva timp # 964;. După îndepărtarea câmpului extern în timpul # 964; orientarea moleculelor polare prin mișcarea termică este redusă cu un factor e (e - baza logaritmului natural). Timpul de relaxare este direct proporțională cu vâscozitatea dielectric și invers proporțională cu temperatura.

De când dipoli se rotesc în direcția câmpului de o anumită rezistență este depășită, cu toate acestea polarizarea dipol este însoțită de disipare a energiei în dielectric, adică. E. încălzire. polarizarea Dipol se referă la un inelastice, polarizări de relaxare crește și scade lent și este finalizat într-un timp de 10 -x -10 până la 1.

Există două tipuri de dipol (relaxare) a polarizării:

Ion caracteristic relaxarea de polarizare a dielectricilor solide cu un volum de ambalare în vrac a particulelor.

Capacitatea dielectric atunci când sunt aplicate la acesta și electrodul de tensiune de alimentare pentru a forma capacitate, caracterizată prin constanta dielectrică relativă # 949;.

permitivitatea # 949; - parametru important dielectric care caracterizează procesul de polarizare, care poate fi găsit de capacitate măsurată cu dielectric.

unde C - capacitate, F;

# 949; - dielectrica;

- constanta dielectrică = 8.84 x 10 -12 F / m;

S - suprafața electrodului, m 2;

h - distanța dintre electrozi, m.

Dielectrică permitivitatea e depinde de intensitatea proceselor de polarizare care au loc în dielectrici sub influența tensiunii aplicate.

dielectrici nepolari structură omogenă au doar polarizare electronică, astfel încât acestea permitivitate dielectrică este scăzută # 949; = 1-2,2. și anume

unde n - indicele de refracție a luminii.

Constanta dielectrică a determinat (dipolare) Momentul polar dielectric electric constant de molecule și dimensiunii moleculare, în între 2 și 80, adică, # 949;> n 2.

Constanta dielectrică b depinde de mulți factori: temperatură, tensiune aplicată, frecvența, umiditatea și altele.

Pentru dielectrici nepolari apare numai polarizarea electronică. Deoarece polarizarea de electroni are loc instantaneu, chiar și la cele mai înalte frecvențe utilizate în domeniul ingineriei electrice și radio moderne, polarizarea timpului dielectrici nepolar la așezat pe deplin în momentul în care este incomparabil mai mică în comparație cu semiperioadă a tensiunii alternative. Prin urmare, permitivitatea dielectrică # 949; dielectrici nepolari nu depinde de frecvența de tensiune alternativă. Figura 2 prezintă această relație.

Figura 2 - Dependența constantei dielectrice față de frecvență pentru un solid dielectricilor nepolare

1 - fluoroplast-4, 2 - polistiren

Figura 3 prezintă dependența de polarizare dielectric pe frecvență pentru dielectricilor polari. polarizare Dipol pot apărea în diferite domenii de până la o anumită frecvență. La frecvențe foarte mari, nu se produce acest tip de polarizare, deoarece timpul unui ciclu de jumătate este foarte mic și moleculele polare nu pot efectua rotația sub acțiunea unui câmp electric extern. Dielectrice scade constant odată cu creșterea frecvenței și numai proces de polarizare electronică este determinată la frecvențe înalte

Figura 3 - Dependența constantei dielectrice versus frecvență pentru

dielectric polar (acetat de vinil), la temperaturi diferite

Temperatura dielectrică afectează, de asemenea, constanta dielectrică. Figurile 4, 5 și 6 ilustrează această dependență pentru structuri diferite dielectricilor.

Figura 4 - Dependența constantei dielectrice pe

Temperatura pentru dielectrici nepolari

La temperatura de polarizare de electroni are un efect redus. Deoarece dielectricilor nepolare sunt caracterizate doar prin polarizarea electronică, apoi o scădere constantă dielectrică # 949; dielectric nonpolar odată cu creșterea temperaturii datorită densității substanței scădere (Figura 4).

În cazul modificărilor dielectrice valoare permitivitate polare semnificativ cu creșterea temperaturii. Figura 5 ilustrează această relație. In dielectrici polari solide pot tot felul de polarizare și acestea sunt caracterizate prin aceleași reguli ca pentru dielectricilor polari lichide. Procesul constă în polarizarea dipol în zone de deformare sau orientarea individuală a grupărilor polare ale moleculelor. La temperaturi scăzute, vâscozitatea dielectric polar și moleculele polare mari nu pot fi orientate în direcția câmpului (în Figura 5 aceasta corespunde porțiunii a, b). Aici avem doar polarizare și permitivitatea scade electronice. Cu creșterea temperaturii, viscozitatea scade și moleculele polare pot pune în aplicare rotația de intensitatea câmpului electric. Pe teren este procesul bv dipol de polarizare și e crește.

Cu creștere suplimentară a temperaturii din energia termică a moleculelor polare crește, iar rotația lor este deja dificilă. Ca urmare, constanta dielectrică scade. Reducerea constanta dielectrică e zona vgvyzvano misorientation molecule polare prin mișcarea termică

Figura 5 - Dependența constantei dielectrice a polare

dielectric (nitrobenzen), în funcție de temperatură la f = 50 Hz

dielectrici cristaline solide cu ambalaj aproape de particule au polarizare ionică și electronică. Cu creșterea temperaturii, cristale ionice cu constanta dielectrica crește. Figura B prezintă această relație. Acest lucru se datorează faptului că odată cu creșterea temperaturii crește la distanță interionic, ceea ce duce la o slăbire a forțelor de legare dintre ionii și să crească deplasarea lor într-un câmp electric.

Figura 6 - dependența de dielectric constant de temperatură pentru structura ionică a dielectricilor la f = 50 Hz

1 - alcalii sticlă, 2 - sticlă regulată