Материаловедение. Варжицкий Л.А. - 17 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

СамГУПС | Самара

Составители: 

Рубрика: 

2.4. Диэлектрики в переменном поле
Если электрическое поле изменяется во времени, то величина поляризации
не успевает следовать за вызывающим её электрическим полем, так как
смещение зарядов не может происходить мгновенно.
Диэлектрическая проницаемость ε в общем случае является комплексной величиной: ε(ω)
= ε
1
+ jε
2
, и характеризуется двумя величинами - ε
1
и ε
2
, зависящими от круговой частоты ω
переменного поля. Абсолютная величина определяет амплитуду колебания D, а отношение
(ε
2
/ε
1
) = tgδ определяет разность фаз δ между колебаниями D и Е. Величина δ называется
углом диэлектрических потерь. Это название связано с тем, что наличие разности фаз δ
приводит к поглощению энергии переменного электрического поля в диэлектрике.
В постоянном электрическом поле (ω = 0) ε2 = 0, поэтому величина ε1 совпадает с ε.
Изменение поверхностной плотности зарядов, а значит и вектора электрического
смещения D приводит к появлению тока смещения, плотность которого jCM определяется
скоростью изменения вектора D:
.)(
00 арCM
jj
dt
dP
dt
dE
PE
dt
d
dt
dD
j +=+=+==
εε
Естественная инерционность процессов смещения связанных зарядов
(особенно сильная для полярных диэлектриков) приводит к отставанию
процессов поляризации, что обуславливает появление в токе смещения
активной составляющей плотности тока - j
a
.
Диэлектрические потери – это та часть энергии электрического поля, которая
рассеивается в диэлектрике благодаря наличию активной составляющей
поляризационного тока.
Природа диэлектрических потерь многообразна, что обусловлено
особенностями различных видов поляризации. Для твёрдых диэлектриков
основными причинами диэлектрических потерь являются ток проводимости и
активная составляющая поляризационного тока, отстающая от
поляризационного тока на угол (90°-δ).
Для решения ряда задач необходимо представление образца диэлектрика в
виде некоторой математической модели. В ряде случаев оказывается
достаточным использование эквивалентной электрической схемы замещения,
представляющей образец диэлектрика в виде электрической ёмкости и активного
сопротивления, соединённых тем или иным способом. Одна из таких схем
представлена на рис.5.
Для реальных диэлектриков характерны и другие
причины потерь – наличие
проводящих примесей и включений, а также ионизация газовых включений,
проявляющаяся при высоких напряжённостях полей и на высоких частотах.
.

Страницы