- •Федеральное агентство по образованию
- •Конспект лекций
- •1 Цели и задачи изучения дисциплины
- •1.1 Цель преподавания дисциплины
- •1.2 Задачи изучения дисциплины
- •Часть 2. Электротехнические материалы
- •Классификация этм по электропроводности
- •Диэлектрики. Электропроводность диэлектриков в слабых полях
- •Для газов мала: 1,000072…1,0019
- •Электропроводность диэлектриков в сильных полях Пробивное напряжение и электрическая прочность
- •Определение электрической прочности
- •Электрический пробой
- •Электротепловой пробой
- •Количество отводимого тепла определяется равенством
- •Электротепловой пробой
- •Электрохимический пробой
- •Пробой газообразных диэлектриков
- •Пробой жидких диэлектриков
- •Пробой твердых диэлектриков
- •Проводниковые, полупроводниковые и сврхпроводящие материалы Проводники п рирода проводимости и основные характеристики проводниковых материалов
- •Зависимость удельного электрического сопротивления металлов от температуры
- •Физическая природа сверхпроводимости
- •Магнитные элементы и материалы Физические процессы в магнитных элементах
- •Потери в обмотках
- •Поверхностный эффект или эффект вытеснения тока
- •Эффект близости
- •Потери в сердечнике
- •Магнитные материалы
- •Схемы замещения магнитных элементов
- •Контрольные вопросы
- •Особенности электpопpоводности полупpоводников
- •Примесные полупроводники
- •Кристаллическая решетка примесного полупроводника
- •Основные и неосновные носители заряда.
- •Зависимость концентрации носителей заряда от температуры. Элементы статистики электронов.
- •Положение уровня Ферми.
Для газов мала: 1,000072…1,0019
Неполярные диэлектрики: = 1,9…2,3
Полярные: 2,4…6,0
Ионные: 7…15
Сегнетоэлектрики: 10…104
Вернемся к последней формуле:
Ед здесь – поле, действующее на конкретную данную молекулу.
рассмотрим Действующее поле в диэлектрике
Ед =Еср+Е1+Е2,
Где:
Е2 – эл.поле, действующее на данную молекулу со стороны непосредственно окружающих ее молекул;
Е1 – действующее на данную молекулу со стороны дальних молекул (поле Лоренца).
Еср среднее эл.поле.
Еср= 4 I / ( -1) (в теории есть вывод)
Е1= 4 I /3
Е2=0 в некоторых случаях
Например: 1) Е2=0 для неполярных молекул: всегда найдется в окружении данной молекулы пара молекул, действие электрических полей которых взаимно компенсируется
Также 2) Е2=0 при низкой плотности вещества: а) – в газах, б) – в парах полярных жидких диэлектриков.
В этих случаях
учитывая, что ,
получаем:
, (вывести самостоятельно!)
что равно величине поляризации
Данное выражение :
называется уравнением Клаузиуса-Моссотти и показывает связь между поляризацией , поляризованностью и диэлектрической проницаемостью . Справедливо только для неполярных молекул. Исключение составляют полярные газы, пары полярных жидкостей и сильно разбавленные растворы полярных жидкостей в неполярных.
Из уравнения Клаузиуса-Моссотти выводится температурная зависимость поляризации.
Умножим левую и правую части уравнения на , где М – молекулярный вес, - плотность вещества. Получим:
где:
/no = m - масса 1 молекулы;
M/m = N – число Авогадро (6,06х1023)
Получим
,
где молекулярная поляризация.
Поляризация под действием света – молекулярная рефракция:
,
где - к-т преломления света, 2
Молекулярная поляризация состоит из электронной и атомной поляризаций:
, т.к. РА 0,15 Ре
,
где:
e – поляризованность при е- поляризации;
- при ориентационных видах поляризации (т.е. – при дипольной).
= о2/3kT,
где:
о – собственный дипольный момент,
k – пост. Больцмана.
Отсюда видно, что с ростом Т поляризованность при ориентационных видах поляризации снижается. Происходит это из-за теплового разброса поляризационного заряда.