 ПОЗНАВАТЕЛЬНОЕ Сила воли ведет к действию, а позитивные действия формируют позитивное отношение Как определить диапазон голоса - ваш вокал Игровые автоматы с быстрым выводом Как самому избавиться от обидчивости Противоречивые взгляды на качества, присущие мужчинам Вкуснейший "Салат из свеклы с чесноком" Натюрморт и его изобразительные возможности Применение, как принимать мумие? Мумие для волос, лица, при переломах, при кровотечении и т.д. Как научиться брать на себя ответственность Зачем нужны границы в отношениях с детьми? Световозвращающие элементы на детской одежде Как победить свой возраст? Восемь уникальных способов, которые помогут достичь долголетия Классификация ожирения по ИМТ (ВОЗ) Глава 3. Завет мужчины с женщиной
Оси и плоскости тела человека - Тело человека состоит из определенных топографических частей и участков, в которых расположены органы, мышцы, сосуды, нервы и т.д.
| Основные виды поляризации диэлектрика
Под действием приложенного электрического напряжения диэлектрик- способен поляризоваться, т. е. происходит ограниченное смещение связанных зарядов или ориентация дипольных моментов. Различают 3 основные вида поляризации: 1 Электронная поляризация - упругое смещение электронных оболочек относительно ядра в атомах диэлектрика. Это мгновенный процесс, происходящий за 10-15-10-16 с. Электронная поляризация характерна для всех диэлектриков: полярных, неполярных, с ионной кристаллической решеткой. 2 Ионная поляризация представляет собой упругое смещение друг относительно друга подрешетки из положительных и отрицательных ионов. Ионная поляризация завершается за 10-13-10-12 с. Электронная и ионная поляризации относятся к быстрым, не релаксационным видам поляризации, совершаются в диэлектриках под действием электрического поля мгновенно и без рассеяния энергии, т. е. без выделения тепла. 3 Дипольная поляризация происходит в полярных диэлектриках. Она представляет собой поворот (ориентацию) полярных молекул (диполей). Для ориентации диполя в направлении электрического поля требуется некоторое время релаксации τ. После снятия внешнего поля в течение τ ориентация полярной молекулы под действием теплового движения уменьшается в е раз (е - основание натурального логарифма). Время релаксации прямо пропорционально вязкости диэлектрика и обратно пропорционально температуре. Так как при повороте диполей в направлении поля ими преодолевается некоторое сопротивление, поэтому дипольная поляризация сопровождается рассеянием энергии в диэлектрике, т. е. нагреванием. Дипольная поляризация относится к неупругим, релаксационным поляризациям, нарастает и убывает замедленно и завершается за время 10-х-10-1 с. Различают два вида дипольной (релаксационной) поляризации: - электронно-релаксационная; - ионно-релаксационная. Ионно-релаксационная поляризация характерна для твердых диэлектриков, имеющих неплотную упаковку объема частицами. Способность диэлектрика при нанесении на него электродов и подачи напряжения, образовывать емкость, характеризуется относительной диэлектрической проницаемостью ε. Диэлектрическая проницаемость ε - важнейший параметр диэлектрика, характеризующий процесс поляризации, который может быть найден по измеренной емкости конденсатора с диэлектриком.
где С – емкость конденсатора, Ф; ε – диэлектрическая проницаемость;
S - площадь электродов, м2; h - расстояние между электродами, м.
Диэлектрическая проницаемость е зависит от интенсивности процессов поляризации, протекающих в диэлектриках под действием приложенного напряжения. Неполярные диэлектрики однородной структуры имеют только электронную поляризацию, поэтому их диэлектрическая проницаемость невелика ε= 1-2,2..., т.е.
ε ≈ n2, (6) где n - показатель преломления света.
Диэлектрическая проницаемость полярных диэлектриков определяется постоянным электрическим (дипольным) моментом молекулы и размером молекулы, лежит в пределах от 2 до 80, т.е. ε >n2. Диэлектрическая проницаемость б зависит от многих факторов: температуры, частоты приложенного напряжения, влажности и др. Для неполярных диэлектриков имеет место только электронная поляризация. Поскольку электронная поляризация происходит мгновенно, то даже при наиболее высоких частотах, применяемых в современной электро- и радиотехнике, поляризация неполярных диэлектриков успевает полностью установится за время, которое несравнимо мало по сравнению с полупериодом переменного напряжения. Поэтому диэлектрическая проницаемость ε неполярных диэлектриков не зависит от частоты переменного напряжения. Рисунок 2 отображает эту зависимость.
Рисунок 2 – Зависимость диэлектрической проницаемости от частоты для твердых неполярных диэлектриков 1 - фторопласт-4, 2 - полистирол На рисунке 3 показана зависимость диэлектрической поляризации от частоты для полярных диэлектриков. Дипольная поляризация может происходить в переменных полях до определенной частоты. При очень высоких частотах этот вид поляризации не возникает, так как время одного полупериода очень мало и полярные молекулы не могут осуществить свой поворот под действием сил внешнего электрического поля. Диэлектрическая проницаемость с ростом частоты снижается и при высоких частотах определяется только процессом электронной поляризации
Рисунок 3 – Зависимость диэлектрической проницаемости от частоты для полярного диэлектрика (поливинилацетата) при различных температурах
Температура диэлектрика также оказывает влияние на диэлектрическую проницаемость. Рисунки 4, 5, 6 иллюстрируют эту зависимость для диэлектриков различного строения.
Рисунок 4 – Зависимость диэлектрической проницаемости от температуры для неполярных диэлектриков
На электронную поляризацию температура оказывает небольшое влияние. Так как неполярные диэлектрики характеризуются только электронной поляризацией, то некоторое уменьшение диэлектрической проницаемости ε неполярного диэлектрика с повышением температуры объясняется уменьшением плотности вещества (рисунок 4). В случае полярных диэлектриков величина диэлектрической проницаемости заметно изменяется с ростом температуры. Рисунок 5 наглядно показывает эту зависимость. В твердых полярных диэлектриках возможны все виды поляризации и для них характерны те же закономерности, что и для жидких полярных диэлектриков. Процесс дипольной поляризации состоит в деформации участков или ориентации отдельных полярных групп молекул. При низких температурах вязкость полярного диэлектрика большая и полярные молекулы не могут ориентироваться в направлении поля, (на рисунке 5 это соответствует участке а,б). Здесь имеет место только электронная поляризация и диэлектрическая проницаемость уменьшается. С увеличением температуры вязкость снижается, и полярные молекулы могут осуществить поворот под действием сил электрического поля. На участке бв происходит процесс дипольной поляризации и е возрастает. При дальнейшем повышении температуры тепловая энергия полярных молекул возрастает, и поворот их уже затрудняется. В результате этого диэлектрическая проницаемость падает. Уменьшение диэлектрической проницаемости е на участке вгвызвано разориентацией полярных молекул в результате теплового движения
Рисунок 5 – Зависимость диэлектрической проницаемости полярного диэлектрика (нитробензола) от температуры при f=50 Гц
Твердые кристаллические диэлектрики с плотной упаковкой частиц обладают электронной и ионной поляризацией. С ростом температуры диэлектрическая проницаемость ионных кристаллов увеличивается. Рисунок б показывает эту зависимость. Это объясняется тем, что с ростом температуры увеличивается межионное расстояние, которое приводит к ослаблению сил связи между ионами и к увеличению их смещения в электрическом поле.
Рисунок 6 – Зависимость диэлектрической проницаемости от температуры для диэлектриков ионного строения при f=50 Гц 1 - бесщелочное стекло, 2 - обычное стекло |
, (5)
– электрическая постоянная, 
