Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Виды поляризации диэлектриков
Электронная поляризация. Это упругое смещение электронных оболочек относительно ядра в атомах диэлектрика под действием внешнего электрического поля (рис.3.3).
Рис. 3.3. Упрощенная схема моделей атомов водорода в отсутствие внешнего электрического поля (а) и при его воздействии (б)
Время установления электронной поляризации ~ 10-15 с. Электронная поляризация протекает во всех диэлектриках без исключения. Мгновенное смещение электронов в диэлектрике и образование упругих диполей внешне проявляет себя в виде тока смещения в диэлектрике. Также мгновенно упругие диполи исчезают, если с диэлектрика снять напряжение.Поляризуемость частиц при электронной поляризации не зависит от температуры, а диэлектрическая проницаемость e уменьшается с ростом температуры, что связано с тепловым расширением диэлектрика и уменьшением числа частиц в единице объема. Изменение e при изменении температуры характеризуется температурным коэффициентом диэлектрической проницаемости ae: [ К-1 ] (3.11) Ионная поляризация. Это смещение упруго связанных ионов с мест своего закрепления на расстояния меньше периода кристаллической решетки под действием внешнего электрического поля (рис. 3.4).
Рис. 3.4. Идеализированная схема расположения ионов каменной соли в узлах решетки в отсутствие внешнего электрического поля (а) и смещенных из узлов на небольшие расстояния при воздействии поля (б)
Имеет место у твердых диэлектриков с ионным строением наряду с электронной поляризацией. Время установления ионной поляризации ~10-13 с. Она больше у тех веществ, где ионы слабо связаны друг с другом и несут большие электрические заряды, т.е. являются многовалентными. Величина поляризации с повышением температуры возрастает, что обусловлено ослаблением сил упругой связи вследствие теплового расширения материала и увеличения расстояния между ионами.
Дипольно-релаксационная поляризация. Это частичная ориентациядипольных молекул, находящихся в хаотическом тепловом движении, под действием внешнего электрического поля (рис. 3.5).
Рис. 3.5. Примерное расположение дипольных молекул в отсутствие электрического поля (а) и при его воздействии на диэлектрик (б)
Процесс установления такой поляризации после включения диэлектрика под напряжение (или процесс ее ликвидации после снятия напряжения) требует относительно большого по сравнению с практически безинерционными явлениями электронной и ионной поляризацией времени. Поляризованность при дипольно-релаксационной поляризации РДР за время t с момента снятия приложенного напряжения уменьшается по экспоненциальному закону: (3.12) Постоянную времени этого процесса t называют временем релаксации. Если период приложенного переменного напряжения меньше t, то диполи не успевают ориентироваться вслед за полем и дипольно-релаксационная поляризация не дает вклада в поляризованность диэлектрика. Так как t обычно имеет порядок 10-6-10-10 с, дипольно-релаксационная поляризация проявляется лишь на частотах ниже 106 - 1010 Гц. При понижении температуры t сильно возрастает. С ростом температуры, пока ослабление молекулярных сил сказывается сильнее, чем возрастание хаотического движения, величина дипольно-релаксационной поляризации увеличивается. Затем, когда хаотическое движение становится интенсивнее, величина поляризации начинает падать. Поэтому температурное изменение e при дипольно-релаксационной поляризации характеризуется наличием максимума. Дипольно-релаксационная поляризация свойственна полярным жидкостям, а также может наблюдаться и в твердых полярных органических веществах. Ионно-релаксационная поляризация. Заключается в том, что слабо связанные ионы вещества под воздействием внешнего электрического поля среди хаотических тепловых перебросов получают избыточные перебросы в направлении поля и смещаются на расстояния, превышающие постоянную решетки. После снятия электрического поля ионы постепенно возвращаются к центрам равновесия. Диэлектрическая проницаемость e увеличивается с ростом температуры, но только для твердых диэлектриков, так как в расплавленном состоянии ионные соединения становятся проводниками с электролитической электропроводностью. Наблюдается в ионных диэлектриках с неплотной упаковкой ионов, например в неорганических стеклах, и в некоторых кристаллических веществах, в частности в хлористом цезии (CsCl).
Электронно-релаксационная поляризация. Возникает за счет возбуждения тепловой энергией избыточных «дефектных» электронов или дырок. В веществах с такой поляризацией наблюдается относительно высокое значение e и зависимость e от температуры имеет максимум. Резонансная поляризация. Наблюдается в диэлектриках на оптических частотах, зависит от физико-химических особенностей вещества и определяется собственной частотой электронов или ионов на очень высоких частотах или частотой дефектных электронов при более низких частотах. Миграционная поляризация. Причинами возникновения являются проводящие и полупроводящие включения в технических диэлектриках, наличие слоев с различной проводимостью и т.д. Заключается в перемещении (миграции) под воздействием внешнего электрического поля свободных электронов и ионов в таких включениях до их границ и накопления зарядов на границах раздела. В граничных слоях слоистых материалов может происходить накопление зарядов медленно движущихся ионов, что также создает эффект миграционной поляризации. Процессы установления и снятия миграционной поляризации сравнительно медленны и могут продолжаться секунды, минуты и даже часы. Поэтому миграционная поляризация обычно наблюдается лишь при весьма низких частотах. Самопроизвольная (спонтанная) поляризация. Наблюдается в веществах, характеризующихся доменной структурой. Домены - макроскопические области, обладающие самопроизвольной поляризацией, которая возникает под влиянием внутренних процессов в диэлектрике. В отсутствие внешнего поля электрические моменты доменов ориентируются хаотически. Воздействие электрического поля способствует преимущественной ориентации электрических моментов доменов в направлении поля, что создает эффект очень сильной поляризации и высокое значение e. Данный вид поляризации существует только у группы твердых диэлектриков, обладающих такими же особенностями поляризации, как и сегнетова соль (NaKC4H4O6×4H2O), а потому получивших название сегнетоэлектриков.
|
||||||
Последнее изменение этой страницы: 2017-01-18; просмотров: 441; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 18.118.12.101 (0.008 с.) |