Навигация
4.1 Виды поляризации.
Существуют 4 основных вида поляризации:
Электронная поляризация, ионная, дипольная, спантанная.
1. Электронная – упругое смещение электронов в атомах и ионах(см рис)
Орбиты электрона в атоме водорода: 1 - в электронном поле, 2 – при отсутствии внешнего поля ъ
Такая поляризация есть во всех материалах, а поляризации других видов добавляются к электонной. Она происходит быстро (t=10-14 – 10-15) и поэтому не зависит от частоты изменения электрического поля до тех пор, пока время поляризации не соизмерима с периодом изменения электрического поля (f = 10-14 – 10-15Гц)
Зависимость диэлектрической проницаемости E от частоты электрического поля f
При нагревании плотность падает, уменьшается число атомов в единице объема в следствии чего поляризация ослабевает.
Зависимость E(T) для вещества сэлектронной (а) и ионной(б) поляризацией
1 – вещество в твердом состоянии
2 – вжидком
3 – в газообразном
Значение E веществ, имеющих электронную поляризацию (неполярные диэлектрики, например - полистирол ), численно равно квадрату показателя преломления света
Согласно теории Максвелла скорость света (электромагнитной волны) в пустоте 
Где E0 и m0 – электрическая и магнитная постоянные.
Скорость электромагнитной волны в веществе V=
. Отношение 
- показатель преломления n, следовательно, n=
. В связи с тем, что большинство диэлектриков материалы немагнитные и для них m»1, то n2=E.
2. Ионная поляризация – смещение ионов в узлах кристаллической решетки электрическим полем за время t=10-12 – 10-13 (ионы тяжелее электронов). Она не зависит от частоты до f=1012-1013Гц.
С ростом температуры расстояние м/у ионами увеличивается из-за теплового расширения, хмимические связи ослабляются. Ионы легче смешиваются, поэтому поляризация ионных диэлектриков растет вместе с температурой.
К диэлектрикам с ионной поляризацией относят слюду.
Электронная и ионная поляризации – это быстрый сдвиг зарядов, независящий от частоты электрического поля до частоты f. Потери энергии при этом пренебрежимо малы.
3. Дипольная (ориентационная) поляризация – поворот диполей, находящихся в хаотическом тепловом движении электрическим полем за время 10-6-10-8 сек. Дипольную поляризацию, ноаборот, наблюдают в полярных диэлектриках (в воде, канифоле и др) Она сопровождается потерями энергии на преодоление трения при повороте диполей, что приводит к нагреву диэлектрика
При частоте 106-108 Гц диполи не успевают ориентироваться по полю и остается только электронная поляризация. Зависимость дипольной поляризации от температуры см на рисунке.
При низких темпераурах вязкость вещества велика. Диполи неподвижны и электрическая прницаемость обусловлена электронной поляризацией. С увеличением температуры вязкости уменьшается, и диполи начинают поворачиваться, приводя к росту E. При темперауре выше температуры плавления тепловое движение мешает ориентации диполей и E снижается. Часто строят зависимость Е от дух факторов: частоты и температуры(рис 5б). После снятия электрического поля ориентация диполей ослабевает по экспоненте из-за теплового движения.
4. Спонтанную поляризацию наблюдают в веществах, называемых сигнетоэлектриками(по названию сигнетовой соли, первого вещества, в котором была обнаружена эта поляризация), например в титанате бария и титанате стронция.Как правило, в кристаллах сигнетиков, как и в кристаллах магнетиков есть домены. В одном домене все диполи ориентированы одинаково и создают электр. момент домена. В силу этого электрические моменты различных доменов не совпадают по направлению. При воздействии внешнего электрического поля эл. Моменты доменов постепенно ориентруются в направлении поля, что создает поляризацию до 100тыс.
4.2 Электропроводность диэлектриков.
Электопроводность твердого диэлектрика обусловлена движением свободных электронов, а так же движением ионов из узлов решетки (собственная или высокотемпературная электроповодность) или ионов примесей в диэлектриках с ковалентной связью (примесная электропроводность).
В отличье от электронной ионная теплопроводность, например, в органческих полимерах сопровождается переносом вещества. В этом случае удельную проводимость находят по формуле
, где Ai и Bi – коэфициены для каждого типа ионов в донном диэлектрике.
По мере изменения температуры в этой формуле приволибуют отдельные слагаемые, позволяющие пренеюрегать остальными. Поэтому зависимость log
от 1/T можно минеаризировать, например, двумя прямыми.
Отрезок стева от (.) O справедлив для высокотемпературной или собственной проводимости; Отрезок справа от (.) O справедлив для низкотемпературной или примесной проводимости. Участок собственной проводимости воспроизводим для данногосоединения. Участок примесной проводимости зависит от концентрации примесей: чем больше концентрация, тем выше проводимость при тех же температурах.
После подачи на диэлектрик постоянного напряжения прибор фиксирует выпадающий ток , называемый током утечки.
Изменение тока утечки во времени после подачи посточнного напряжения на диэлектрики.
Похожие работы
... научные конференции и научная литература, которую следует предложить студентам для дополнительного изучения. 2. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЗАНЯТИЙ ПО ТЕМЕ "НАНО МАТЕРИАЛЫ И НАНОТЕХНОЛОГИИ" СО СТУДЕНТАМИ УЧРЕЖДЕНИЙ СРЕДНЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБУЧЕНИЯ 2.1 Методика организации лекционного занятия по теме "Наноматериалы и нанотехнологии" В педагогической литературе рекомендуется использовать ...
... (по указанию преподавателя) и сделать вывод о вoзможноcти использования его при подготовке и проведении ypоков по анализируемой ранее учебной программе. П.7. Для анализа методических материалов по обучению автоделу, опубликованных в журналах «Школа и производство», «Профессионaл», выписать по указателю публикаций за год (он дается в последнем номере истекшего года) нужные работы и указать ф.и.о. ...
... нарушаются элементарные дидактические требования, преобладает пассивное восприятие учебной информации учащимися, нерационально тратится учебное время. Глава 2. Методика использования аудиовизуальных и технических средств обучения при изучении раздела «Технология обработки ткани 5 класс» 2.1 Комплексно-методическое обеспечение раздела 1. Учебно-методическая документация № п/п Наименование ...
... теплообменников. В большом колличестве медь используют для изготовления важнейших конструкционных сплавов – латуней и бронз. В материаловедении было установлено, что многие сплавы на основе меди, серебра, и золота, легированные цинком, оловом и т.д. образуют похожие фазы с похожими свойствами. При этом тип образующейся фазы и соответственно свойства определяются электронной концентрацией сплавов ...
0 комментариев