Поляризація діелектриків 1

Основні відомості> Електротехнічні матеріали> Діелектрики

Основними електричними процесами, які виникають в діелектриках під впливом прикладеної напруги, є процеси поляризації, електропровідності і пробою діелектриків.
Поляризація є оборотне усунення електрично заряджених частинок, що входять до складу діелектриків. Розрізняють такі основні види поляризації: електронна, іонна, дипольна, спонтанна і деякі інші.
Процес поляризації діелектриків описується рівнянням Клаузіуса - Мосотті

де - діелектрична проникність електроізоляційного матеріалу; - число часток (молекул, іонів) в 1 см3 матеріалу; - поляризованість частки (молекула, іон); Р - питома поляризація діелектрика.
Рівняння Клаузіуса - Мосотті встановлює зв'язок між практичною характеристикою матеріалу - діелектричної проникністю. фізичною постійною матеріалу і числом поляризующихся частинок в одиниці об'єму діелектрика.
Електронна поляризація являє собою процес пружного зміщення електронів (електронних орбіт) щодо ядра у всіх атомах діелектрика. Процес електронної поляризації є процесом миттєвим. Він відбувається за час с. Електронна поляризація має місце в усіх діелектриках.
Електронна поляризованість залежить від структури частки. Чим більше радіус молекули або іона, тим більше і величина даного діелектрика.
У пропорційній залежності від числа частинок в одиниці об'єму діелектрика знаходиться і величина. З нагріванням, коли щільність діелектрика зменшується, спостерігається зменшення е нейтрального діелектрика (рис. 5-1. Крива 1).
У діелектриків з чисто електронної поляризацією величина чисельно дорівнює квадрату показника заломлення світла.
Процес іонної поляризації являє собою пружне зміщення під дією електричного поля іонів щодо центрів їх рівноваги. Поляризація іонного зміщення відбувається за час, порівнянний з часом власних коливань іонів, і становить с.
Інтенсивність процесу іонної поляризації в рівнянні Клаузиуса - Мосотті враховується величиною іонної поляризуемости:

де е - заряд іона; b - коефіцієнт пружного зв'язку між іонами.
З підвищенням температури іонного діелектрика величина АІ зростає в зв'язку з ослабленням пружних сил в іонному ді-електриці і збільшенням амплітуди коливань іона. Тому інтенсивність процесу іонної поляризації зростає з підвищенням температури. У іонних діелектриках одночасно з поляризацією іонного зміщення розвивається також процес електронної поляризації - явище, яке з нагріванням і розширенням діелектрика знижується, але сумарний ефект поляризації у більшості іонних діелектриків зростає (рис. 5-2) з підвищенням їх температури.
Електронна і іонна поляризації є види деформационной поляризації, що не викликають втрат енергії в діелектриках. Дипольна (дипольно-релаксаційна) поляризація протікає в полярних діелектриках під дією електричного поля. Цей вид поляризації являє собою орієнтацію - поворот полярних молекул в напрямку діючого електричного поля.
Поляризуемость полярних молекул ат визначається виразом

де - початковий електричний момент полярної молекули; k - постійна Больцмана; Т - абсолютна температура.