- •1.Поляризация диэлектрика.(с 1)
- •3.Поляризация полярной молекулы.
- •Электронная и ионная поляризация
- •4.Электронная поляризация
- •5.Ионная поляризация
- •6.Упруго-дипольная поляризация
- •7.Ионно-релаксационная поляризация (запаздывание)
- •8.Дипольно-релаксационная поляризация
- •9.Миграционная поляризация
- •10.Электронно-релаксационная поляризация
- •15.Поляризация газообразных веществ Поляризация неполярных газов
- •Барический коэффициент диэлектрической проницаемости
- •16.Поляризация полярных газов
- •17.Поляризация неполярных жидкостей
- •18.Поляризация полярных жидкостей
- •19.Теория Дебая
- •20.Теория Онзагера
- •Молекула с точечным диполем в центре.
- •21.Теория Кирквуда
- •Моментов полярных жидкостей
- •23.Поляризация твердых диэлектриков
- •24.Полярные твердые диэлектрики
- •25.Поляризация ионных кристаллов с малой . Теория Борна.
- •26.Расчет диэлектрической проницаемости неоднородных диэлектриков
- •27.Расчет диэлектрической проницаемости
- •29.Особенности поляризации, основные свойства и физическая природа сегнетоэлектриков
- •30. Электропроводность газов
- •31.Вольтамперная характеристика газа
- •32.Теория электропроводности Френкеля
- •Математическое описание
- •33.Электропроводность жидкости Закон Вальдена
- •34.Электрофоретическая или молионная электропроводность жидких диэлектриков
- •35.Пробой диэлектриков
- •36.Пробой газов
- •Теория ударной ионизации Теория Таунсенда.
- •37.Теория стримерного пробоя газов
- •38.Пробой жидких диэлектриков
- •Пробой предельно чистых жидких диэлектриков.
- •39.Мостиковая теория
- •40.Тепловая теория пробоя.
- •41.Пробой твердых диэлектриков.
- •Рассмотрим элементарную тепловую теорию пробоя
- •42.Диэлектрики Диэлектрические потери Основные понятия, соотношения, тангенс угла диэлектрических потерь.
- •43.Зависимость tg от частоты:
- •44.Зависимость диэлектрических потерь от частоты
- •45.Зависимость диэлектрических потерь от напряжения
- •46.Предпробивные поля
- •47.Зависимость tg от температуры
6.Упруго-дипольная поляризация
Суть: упругий поворот диполей на малые углы в направлении электрического поля. Проявляется в твердых и жидких диэлектриках, в том числе и в полимерах при достаточно низких температурах, когда молекулы вещества жестко закреплены и поворот которых возможен лишь на малые углы относительно своего первоначального положения.
(1)
Найдем sin1:
(2)
Подставим выражение (2) в (1):
(энергия межмолекулярных связей), тогда: .
Максимальная поляризуемость при =900. Молекулы не будут поляризоваться, если ось направлена по полю.
Время установления упруго – дипольной поляризации =10–14 сек. Поляризация не приводит к потере энергии и не зависит от частоты напряжения.
7.Ионно-релаксационная поляризация (запаздывание)
Ионно-релаксационная поляризация проявляется в диэлектрике ионного строения (керамика, стекло и т.д.) Из-за дефектов кристаллической решетки существует определенное количество слабо связанных ионов, которые в результате теплового колебания могут хаотически перемещаться в различных направлениях на расстояние превышающее размеры ионов, но не превышающие размеров решетки. При помещении таких диэлектриков в электрическое поле перемещение ионов становится упорядоченным и происходит преимущественно в направлении электрического поля. В результате в диэлектрике возникает асимметрия в распределении электрических зарядов создающая электрический момент. Для перемещения ионов требуется определенное время. Поэтому поляризация происходит с некоторым запаздыванием релаксацией по отношению к изменению поля. Это явление ионно-релаксационной поляризации.
Время установления =(0,1 несколько секунд).
При установлении затрачивается энергия. Энергия рассеивается в виде тепла, т.е. указанный вид поляризации вызывает диэлектрические потери.
Математическое описание.
Допустим в некотором объеме диэлектрика имеет несколько слабосвязанных ионов. Допустим, каждый ион может занимать только два положения равновесия.
В отсутствие электрического поля ионы совершают тепловые колебания. При этом существует вероятность того, что энергия таких колебаний превысит величину потенциального барьера и ион может перейти в другое положение равновесия. Вероятность такого перехода равна:
, где Т – температура по Кельвину; k – постоянная Больцмана.
.
Количество ионов перебрасываемых в любом из направлений пространства определяется как, (1) где - частота собственных тепловых колебаний.
В отсутствие n1-2=n2-1=n.
Накладываем электрическое поле.
Приложение электрического поля приводит к тому, что ионы, движущиеся в направление оси Х, получают дополнительное количество энергии U (рис.), а это приводит к тому, что вероятность перехода из 1 в 2 становится больше перехода из 2 в 1, т.е. П1-2>П2-1.
По истечении некоторого длительного времени в положении 1 окажется , а в положении 2 -, гдеn – дополнительное количество перебрасываемых электрон.
Процессы поляризации происходят в слабых электрических полях, при этом энергия электрического поля много меньше энергии теплового движения, т.е. U<<kT.
В конечном итоге получаем формулу для поляризации:
, где - расстояние между узлами решетки.
Таким образом, поляризация при ионно-релаксационном характере зависит от величины зарядов ионов, участвующих в поляризации, от структуры решетки. Т.е. чем более рыхлая решетка, тем больше поляризация. Также поляризация зависит от температуры – чем выше температура, тем меньше поляризация, и чем ниже температура, тем больше поляризация.