• Гідрологія і Гідрометрія
• Господарське право
• Економіка будівництва
• Економіка природокористування
• Економічна теорія
• Земельне право
• Історія України
• Кримінально виконавче право
• Медична радіологія
• Методи аналізу
• Міжнародне приватне право
• Міжнародний маркетинг
• Основи екології
• Предмет Політологія
• Соціальне страхування
• Технічні засоби організації дорожнього руху
• Товарознавство продовольчих товарів

Види поляризації діелектриків

Поляризація діелектриків відбувається як у постійному, так й у змінному електричному полі за рахунок зміни вектора напруженості поля при зміні фази. Залежно від природи часток, що становлять матеріал, і сил зв'язку між ними в діелектриках спостерігаються різні види або механізми поляризації. Основними механізмами поляризації є: електронна, іонна, электронно -релаксаційна, іонно-релаксаційна, дипольно-релаксаційна.

Електронна поляризація виникає за рахунок пружного зсуву й деформації електронних оболонок щодо ядер атомів й (або) іонів. При цьому з'являється асиметрія зарядів, тобто зсув центрів позитивного й негативного зарядів. У результаті виникає електричний момент і речовина поляризується.

Оскільки за рахунок дуже більших сил зв'язку зсув центрів зарядів дуже мало (порядку 10^-17 м), поляризація відбувається миттєво.

Час установлення електронної поляризації τ~ 10^-15 с, вона спостерігається при частотах зовнішнього змінного поля до 10¹⁵ Гц.

Електронна поляризація властива всім діелектрикам й є єдиним видом для неполярних діелектриків.

Іонна поляризація обумовлена пружним зсувом іонів щодо положення рівноваги й характерна для діелектриків, іонних за структурою й видом хімічного зв'язку. Зсув іонів не перевищує постійних кристалічних ґрат, тобто менш 0,5 нм. Час установлення іонної поляризації τ ~ 10^-13 с, і вона встигає відбуватися при частотах зовнішнього поля до 10¹³ Гц. Цей вид поляризації також уважається миттєвим.

Інші види поляризації прийняті з уповільненими, або релаксаційними. Це означає, що з поляризації спочатку, тобто в момент додатка поля або зміни фази, іде швидко, а потім сповільнюється й фактично йде за експонентним законом. При підвищених і високих частотах ці види поляризації не встигають випливати за зміною зовнішнього поля, а виходить, не беруть участь у процесі поляризації діелектрика, тобто відсутні.

Электронно-релаксаційна поляризація виникає в діелектриках, що має дефекти структури. У місці дефекту з'являється електрон або дірка, равновероятно приналежним сусіднім іонам і тому слабко з ними зв'язані. Ці заряди легко зміщаються зовнішнім полем, що приводить до асиметрії електричних зарядів і виникненню электронно-релаксаційної поляризації. Час установлення такої поляризації, або час релаксації, τ ~ 10^-7... 10^-11 с.

Іонно-релаксаційна поляризація виникає в діелектриках з нещільним упакуванням структурних елементів кристалічних ґрат. У результаті іони слабко зв'язані між собою й можуть зміщатися зовнішнім полем на відстані, що перевищують постійну ґрат. Час поляризації τ~ 10^-5....10^-7 с.

Цей вид поляризації характерний для неорганічних діелектриків (наприклад, скла).

Дипольно-релаксаційна поляризація виникає в іонних полярних діелектриках, що складаються з дипольних молекул. Заряди в диполях досить сильно зв'язані один з одним, тому на їхню орієнтацію потрібні більші витрати енергії зовнішнього поля й більше часу на поляризацію. Час установлення поляризації визначається типом диполів, силами зв'язку між іонами й перебуває в межах τ~ 10^-2... 10^-10 с.

У реальному діелектрику може бути кілька видів поляризації з різним часом поляризації τ. Якщо в діелектрику спостерігаються всі види поляризації, що відбуваються незалежно друг від друга, то ступінь поляризації (поляризованість) і відповідно діелектрична проникність будуть визначатися сумою внесків всіх видів поляризації, тобто

(8)

З ростом частоти зовнішнього поля частина поляризаційних процесів, що встигають випливати за зміною поля, буде впливати на величину ε, а процеси, що відстають від зміни поля, не із впливати на величину ε через зникнення спочатку повільних, а потім й уповільнених процесів поляризації. Таким чином, величина (чисельне значення) діелектричної проникності ε є частотно-частотно-залежної, тобто залежить від частоти. Цю залежність називають дисперсією діелектричної проникності. У спрощеному виді для діелектрика з усіма видами з вона представлена на мал. 2.3

Рис. 2.3. Дисперсія діелектричної проникності.

З ростом частоти поляризаційні процеси починають відставати від зміни фази вектора напруженості зовнішнього поля. При деякій частоті, коли час установлення поляризації з менше на півперіоду частоти зовнішнього поля, орієнтація зв'язаних зарядів припиняється. У результаті діелектрична проникність ε зменшується спочатку на величину ε _др, потім на ε_ир і т.д. При частотах вище 10¹⁵ Гц ε стає рівної діелектричної проникності вакууму ε_вак, де не існує зарядів й, отже, не може бути поляризації. Якщо в досліджуваному діелектрику відсутній один або кілька видів поляризації, то на частотній залежності не буде однієї або декількох щаблів.

Читайте також:

1. Види діелектриків. Застосування твердих діелектриків в енергетиці.
2. ВИДИ ПОЛЯРИЗАЦІЇ
3. Вимірювання ступеня поляризації лазерного випромінювання
4. Вологопроникливість діелектриків.
5. Гігроскопічність діелектриків.
6. Діелектрики в електричному полі. Поляризація діелектриків
7. Діелектрики, поляризація діелектриків
8. Електропровідність газоподібних діелектриків
9. ЕЛЕКТРОПРОВІДНІСТЬ ДІЕЛЕКТРИКІВ
10. Електропровідність твердих діелектриків.
11. ЕФЕКТОМ ФАРАДЕЯ НАЗИВАЮТЬ ЯВИЩЕ ОБЕРТАННЯ ПЛОЩИНИ ПОЛЯРИЗАЦІЇ ХВИЛІ, ЗУМОВЛЕНЕ АНІЗОТРОПНИМИ ВЛАСТИВОСТЯМИ ФЕРИТУ, ЯКИЙ НАМАГНІЧЕНО.

Переглядів: 3146