Физика диэлектриков. Щербаченко Л.А. - 41 стр.

UptoLike

Составители: 

41
( )
kT
nmnmmn
3
44141
2
10021001100100
µ
παπαπε ++=
( )
kT
nmnmmn
3
44141
2
6026016060
µ
παπαπε ++=
Теперь нетрудно найти изменение диэлектрической проницаемости
воздуха при изменении его относительной влажности от 60% до 100%:
( ) ( ) ( )
kT
mmnmmnmmn
3
444
2
6010026010011006060100
µ
παπαπεεε ++==
Учитывая, что 00058,014
2
.1
==
возд
n ναπ , 00050,014
2
..2
==
пв
n ναπ ,
3
19
1
107,2
см
n = и CGSE
18
108,1
=µ , получим:
4
101,1
ε
Считая геометрические размеры конденсатора неизменными, полу-
чим относительное изменение его ёмкости
4
101,1
=
ε
ε
ε
C
C
Таким образом, повышение влажности воздуха оказывает заметное
влияние на диэлектрическую проницаемость воздуха. Если воздушный
конденсатор имеет ёмкость 1000 пкф , то увеличение этой ёмкости при из-
менении относительной влажности воздуха от 60°/
0
до 100% равно
11,010101,1
34
==
пкфС пкф . Это увеличение ёмкости по порядку величины
равно цене деления прецизионного воздушного конденсатора переменной
ёмкости. При точных измерениях следует учитывать возможность искаже-
ния градуировки конденсатора под влиянием изменения влажности.
Поляризация неполярных жидких диэлектриков
Различие в диэлектрической проницаемости между разными жидко-
стями гораздо больше, чем между отдельными газами. Большая плотность
молекул ведёт к большим значениям диэлектрической проницаемости по-
лярных жидкостей. Если неполярные и полярные газы разнятся по диэлек-
трической проницаемости весьма незначительно (например, 0076,1
3
=
NH
ε
,
00058,1
2
=
N
ε
), то диэлектрические проницаемости полярной и неполярной
жидкостей могут отличаться в 5–10 раз.
Ввиду этого жидкие диэлектрики целесообразно разделить на два
класса, резко различающихся по диэлектрической проницаемости: на не-
полярные и полярные жидкие диэлектрики.
К группе неполярных и слабополярных жидкостей относятся многие
из применяемых в технике жидких изолирующих материалов ра-
стительные масла, состоящие из углеводородов, бензол, толуол, ксилол и
пр. (применяемые в качестве растворителей для изоляционных лаков), ми-
неральные масла и т.п. Диэлектрическая проницаемость этих жидких ди-
электриков невелика; она колеблется в пределах 2,0–2,5. Для всех непо-
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com
                                                                             µ2
                     ε 100 − 1 = 4πn(1 − m100 )α 1 + 4πnm100α 2 + 4πnm100
                                                                            3kT
                                                                         µ2
                     ε 60 − 1 = 4πn(1 − m60 )α 1 + 4πnm60α 2 + 4πnm60
                                                                        3kT
                 Теперь нетрудно найти изменение диэлектрической проницаемости
            воздуха при изменении его относительной влажности от 60% до 100%:
                                                                                                        µ2
                     ∆ε = ε 100 − ε 60 = 4πn(m60 − m100 )α 1 + 4πn(m100 − m60 )α 2 + 4πn(m100 − m60 )
                                                                                                       3kT
                     Учитывая,         что       4πnα 1 = ν возд
                                                            2
                                                                 . − 1 = 0,00058 ,   4πnα 2 = ν в.п. − 1 = 0,00050 ,
                                                                                                2


                            1
             n = 2,7 ⋅ 1019      и µ = 1,8 ⋅10 −18 CGSE , получим:
                          см  3

                     ∆ε ≈ 1,1 ⋅10 −4
                 Считая геометрические размеры конденсатора неизменными, полу-
            чим относительное изменение его ёмкости
                     ∆C ∆ε ∆ε
                       =   ≈   ≈ 1,1 ⋅10 − 4
                     C   ε   1
                   Таким образом, повышение влажности воздуха оказывает заметное
            влияние на диэлектрическую проницаемость воздуха. Если воздушный
            конденсатор имеет ёмкость 1000 пкф , то увеличение этой ёмкости при из-
            менении относительной влажности воздуха от 60°/0 до 100% равно
            ∆С = 1,1 ⋅ 10 −4 ⋅ 10 3 пкф = 0,11 пкф . Это увеличение ёмкости по порядку величины
            равно цене деления прецизионного воздушного конденсатора переменной
            ёмкости. При точных измерениях следует учитывать возможность искаже-
            ния градуировки конденсатора под влиянием изменения влажности.


                              Поляризация неполярных жидких диэлектриков

                   Различие в диэлектрической проницаемости между разными жидко-
            стями гораздо больше, чем между отдельными газами. Большая плотность
            молекул ведёт к большим значениям диэлектрической проницаемости по-
            лярных жидкостей. Если неполярные и полярные газы разнятся по диэлек-
            трической проницаемости весьма незначительно (например, ε NH = 1,0076 ,                     3


            ε N = 1,00058 ), то диэлектрические проницаемости полярной и неполярной
               2

            жидкостей могут отличаться в 5–10 раз.
                   Ввиду этого жидкие диэлектрики целесообразно разделить на два
            класса, резко различающихся по диэлектрической проницаемости: на не-
            полярные и полярные жидкие диэлектрики.
                   К группе неполярных и слабополярных жидкостей относятся многие
            из применяемых в технике жидких изолирующих материалов – ра-
            стительные масла, состоящие из углеводородов, бензол, толуол, ксилол и
            пр. (применяемые в качестве растворителей для изоляционных лаков), ми-
            неральные масла и т.п. Диэлектрическая проницаемость этих жидких ди-
            электриков невелика; она колеблется в пределах 2,0–2,5. Для всех непо-
                                                                                                                 41

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com