ВУЗ:
Составители:
3
1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ И
ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПОТЕРЬ ЭЛЕКТРОИЗОЛЯЦИОННЫХ
МАТЕРИАЛОВ НА РАДИОЧАСТОТАХ.
1.1. Цель работы
Экспериментальное определение диэлектрической проницаемости и
тангенса угла диэлектрических потерь на радиочастотах для диэлектриков
различной структуры.
1.2. Теоретическое введение
Диэлектрики - вещества, плохо проводящие электрический ток (по
сравнению с проводниками). В электрическом поле диэлектрики способны
поляризоваться, т.е.
в них происходит смещение упруго-связанных зарядов и
ориентация дипольных молекул.
В зависимости от того, поляризация или электропроводимость
определяют электрические свойства среды, принято деление веществ на
диэлектрики (изоляторы) и проводники(металлы, электролиты, плазма).
Различие в электропроводности диэлектриков и металлов классическая физика
объясняет тем, что в металлах есть свободные носители электрического тока
–
электроны (их около 10
23
в кубическом сантиметре), а в диэлектриках все
электроны связаны, т.е. принадлежат отдельным атомам, и электрическое поле
не отрывает, а лишь слегка смещает их, т.е. поляризует диэлектрик. Фактически
следует говорить не об отдельном электроне, связанном с ядром, а об
электронном облаке, окружающем все ядра вещества.
Диэлектрики могут состоять из
полярных молекул, т.е. диполей,
способных к переориентации и неполярных – не содержащих
ориентирующихся диполей. Пространственное расположение зарядов в
молекулах веществ различно. Заменив положительные и отрицательные заряды
молекулы суммарными, обнаружим, что эти точечные суммарные заряды либо
не совпадают в пространстве друг с другом, либо совпадают. В первом случае
молекула даже без внешнего
электрического поля будет представлять собой
диполь с постоянным электрическим моментом p=ql ,здесь q - суммарный заряд
молекулы (+ или - ), l - расстояние между суммарными зарядами, т.е. плечо
диполя.
В большинстве случаев постоянный электрический момент молекул
полярных веществ p=10
-30
-10
-29
Кл⋅м (так как q порядка 10
-19
Кл, l порядка
10
-10
м). Электрический момент молекулы - величина векторная, направленная
от отрицательного заряда к положительному.
У неполярных веществ l=0, поэтому p=0.
Неполярны одноатомные молекулы инертных газов He, Ne, Ar, Kr, Xe и
молекулы, состоящие из двух одинаковых атомов (H
2
, N
2
, Cl
2,
и т.п.).
Углеводороды (нефтяные электроизоляционные масла, полиэтилен,
полипропилен, полистирол)
имеют нулевой или малый электрический момент
p.⋅Но при замещении в них водородных атомов другими атомами или группами
атомов, получаются полярные вещества. Например, симметричной формы
