Материалы электроники и электротехники. Королёв А.П - 27 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

Значение относительной диэлектрической проницаемости неполярных жидкостей определяется электронной
поляризацией, поэтому оно невелико, близко к значению квадрата показателя преломления света
2
n≈ε и обычно не
превышает 2,5.
Зависимость диэлектрической проницаемости неполярной жидкости от температуры связана с уменьшением числа
молекул в единице объёма, т.е. с уменьшением плотности.
Поляризация жидкостей, содержащих дипольные молекулы, определяется одновременно электронной и дипольно-
релаксационной составляющими. Такие жидкости обладают тем большей диэлектрической проницаемостью, чем больше
значение электрического момента диполей и чем больше число молекул в единице объёма.
Температурная зависимость диэлектрической проницаемости в случае полярных жидкостей имеет более сложный
характер, чем в случае неполярных. Значительное влияние на величину ε полярной жидкости оказывает частота. Пока
частота настолько мала, что диполи успевают следовать за изменением поля, ε велика и близка к значению, определённому
при постоянном напряжении. Когда же частота становится настолько большой, что молекулы уже не успевают следовать за
изменением поля, диэлектрическая проницаемость уменьшается и её значение приближается к величине, обусловленной
электронной поляризацией.
Диэлектрическая проницаемость твёрдых диэлектриков. Диэлектрическая проницаемость твёрдых тел может
принимать самые различные числовые значения в соответствии с разнообразием структурных особенностей твёрдого
диэлектрика. В твёрдых телах возможны все виды поляризации. Наименьшее значение диэлектрической проницаемости
имеют твёрдые диэлектрики, состоящие из неполярных молекул и обладающие только электронной поляризацией.
Твёрдые диэлектрики, представляющие собой ионные кристаллы с плотной упаковкой частиц, обладают электронной и
ионной поляризациями и имеют значение диэлектрической проницаемости, лежащее в широких пределах. Температурный
коэффициент диэлектрической проницаемости ионных кристаллов в большинстве случаев положителен вследствие того, что
при повышении температуры наблюдается не только уменьшение плотности вещества, но и возрастание смещения ионов;
причём влияние этого фактора сказывается на величине ε сильнее, чем изменение плотности. Исключением являются
кристаллы, которые содержат ионы титана – рутил (TiO
2
) и некоторые керамические материалы на его основе, имеющие
отрицательный температурный коэффициент диэлектрической проницаемости. Отрицательный знак температурного
коэффициента этих материалов обусловлен специфическим взаимодействием электронных оболочек ионов титана и
кислорода. Специфика этого взаимодействия состоит в том, что с повышением температуры, когда ослабляется перекрытие
электронных оболочек взаимодействующих ионов, упругая связь между ионами в решётке TiO
2
не уменьшается, а, наоборот,
возрастает. Соответственно, затрудняется смещение ионов под действием поля.
Диэлектрическая проницаемость различных неорганических стёкол, приближающихся по строению к аморфным
диэлектрикам, лежит в сравнительно узких пределах – примерно от 4 до 20; причём температурный коэффициент
диэлектрической проницаемости стёкол, как правило, положителен.
Полярные органические диэлектрики обладают, как отмечалось, в твёрдом состоянии дипольно-релаксационной
поляризацией. Диэлектрическая проницаемость этих материалов в большой степени зависит от температуры и частоты
приложенного напряжения, подчиняясь тем же закономерностям, что и ε дипольных жидкостей.
4.4. ТОКИ СМЕЩЕНИЯ.
ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ ДИЭЛЕКТРИКОВ
Основные понятия. Поляризационные процессы смещения любых зарядов в веществе, протекая во времени до
момента установления и получения равновесного состояния, обусловливают появление поляризационных токов, или токов
смещения, в диэлектриках. Токи смещения упруго связанных зарядов при электронной и ионной поляризациях настолько
кратковременны, что их обычно не удаётся зафиксировать прибором.
При постоянном напряжении токи смещения, меняя своё направление, проходят только в периоды включения и
выключения напряжения. При переменном напряжении они имеют место в течение всего времени нахождения материала в
электрическом поле.
Наличие в технических диэлектриках небольшого числа свободных зарядов, а также инжекция их из электродов
приводят к возникновению небольших токов сквозной электропроводности (или сквозных токов).
Таким образом, полная плотность тока в диэлектрике, называемого током утечки, представляет собой сумму
плотностей токов смещения и сквозного:
сквсмут
JJJ
+
=
.
Плотность тока смещения определяется скоростью изменения вектора электрического смещения (индукции) D:
d
t
dD
J
=
см
.
После завершения процессов поляризации через диэлектрик проходит только сквозной ток.
Проводимость диэлектрика при постоянном напряжении определяется по сквозному току, который сопровождается
выделением и нейтрализацией зарядов на электродах. При переменном напряжении активная проводимость определяется не
только сквозным током, но и активными составляющими поляризационных токов.
В большинстве случаев электропроводность диэлектриков ионная, реже – электронная.

Страницы