ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Поляризация из "Электротехнические материалы Издание 3 " Различают два вида поляризации поляризацию, не вызывающую диэлектрических потерь, т. е. вызывающую полностью обратимое поглощение энергии при установлении электрического поля в диэлектрике, и поляризацию, связанную с появлением диэлектрических потерь, с необратимым поглощением энергии поля, переходящей в тепло. [c.29] Е — напряженность электрического поля. [c.30] В газах, обладающих очень малой плотностью, электронная поляризация сравнительно слаба и е . мало отличается от единицы. [c.30] В жидких и твердых телах электронная поляризованность и Ег значительно выше. Так, в жидком диэлектрике — трансформаторном мa лeJ являющемся продуктом переработки нефти, диэлектрическая проницаемость достигает 2,2—2,4. [c.30] При электронной поляризации происходит смещение электронов на очень малые расстояния в пределах данных атомов или ионов. Для завершения электронной поляризации требуется очень небольшое время, порядка 10 с. Этим объясняется тот факт, что диэлектрическая проницаемость, обусловленная электронной поляризацией при переменном напряжении, не зависит от частоты даже при очень малой продолжительности половины периода переменного напряжения электроны успевают сместиться до предела. Смещение электронов при электронной поляризации носит чисто упругий характер, и при исчезновении электрического поля (при разряде конденсатора с данным диэлектриком) электроны возвращаются в свое исходное состояние, причем весь процесс происходит без необратимого поглощения энергии. Энергия, израсходованная при создании электрического поля за счет электронной поляризации, т. е. энергии заряженного конденсатора, вся освобождается в процессе разряда — в процессе исчезновения электрического поля. Следовательно, электронная поляризация создает в диэлектрике только реактивный ток, соответствующий вектору /Ь на рис. 1-6. [c.31] В большинстве случаев при интенсивной ионной поляризации диэлектрики имеют положительный температурный коэффициент диэлектрической проницаемости, а закономерность объясняется тем, что при повышении температуры ослабляются упругие силы связи между ионами в узлах кристаллической решетки, что облегчает смещение ионов в электрическом поле. [c.32] Дипольная поляризация. На процессы поляризации большое влияние оказывает структура молекул. Во многих диэлектриках в различном агрегатном состоянии — и в газообразных, и в жидких, и в твердых — молекулы обладают электрическим дипольным моментом при отсутствии внешнего электрического поля. У таких молекул центры положительных и отрицательных зарядов смещены друг относительно друга на некоторое расстояние, они представляют собой диполи, аналогичные диполю, показанному на рис. 2-1. Дипольные молекулы самопроизвольно поляризованы без воздействия электрического поля — спонтанно. Причиной такой спонтанно й поляризации является несимметричная структура молекул. [c.32] В диэлектриках с малой плотностью и сравнительно небольшими размерами молекул (газы, жидкости) в электрическом поле происходит непосредственно поворот самих молекул. В твердых диэлектриках поворот молекул обычно невозможен, но иногда входящие в их структуру отдельные дипольные группы атомов могут ориентироваться полем без нарушения их связи с молекулами, без отрыва от них. При этом будут наблюдаться все закономерности дипольной поляризации. [c.33] Резкий рост диэлектрической проницаемости с ростом температуры происходит, когда вязкость жидкости достаточно снижается, что облегчает ориентацию дипольных молекул электрическим полем. Из кривых рис. 2-2 видно, что диэлектрическая проницаемость полярного диэлектрика зависит и от частоты. При больших частотах температурный максимум-диетектрическойлщонйцаемости сдвигается в область более высокой температуры, причем максимум сни- йается. [c.34] Следует отметить, что условное принятие молекулы за сферу в ряде случаев приводит к большим погрешностям, так как молекулы могут значительно отличаться от сферы. [c.35] Закономерности, связанные с дипольной поляризацией в твердых полярных диэлектриках, в основном аналогичны закономерностям, указанным для полярных жидкостей. Естественно, что характеристические значения температуры и частоты в разных диэлектриках будут различны. На рис. 2-4 для примера приведены зависимости относительной диэлектрической проницаемости от температуры при 60 Гц и 300 кГц для полярного твердого диэлектрика — резины. [c.35] Дипольная поляризация вызывает не только обратимое поглощение энергии за счет увеличения емкости, но и необратимое, за счет наличия в токе дипольной поляризации, активной составляющей. Ток дипольной поляризации соответствует вектору /д на рис. 1-6. [c.35] Как и в случае дипольной поляризации, потери от ионнорелаксационной поляризации при постоянном напряжении наблюдаются только в первый йериод времени после включения напряжения они исчезают при установлении ионно-релаксационной поляризации. [c.37] Ионно-релаксационная поляризация сильно зависит от плотности упаковки структурных элементов диэлектрика. Влияние температуры и частоты аналогично их влиянию на дипольную поляризацию, однако на практике это значительно менее выражено. [c.37] Миграционная поляризация. Миграционная поляризация наблюдается в неоднородной, в частности в слоистой, твердой изоляции, состоящей из диэлектриков с различньми значениями электрических параметров, т. е. диэлектрической проницаемости и удельной электрической проводимости. Для упрощения рассмотрим случай с двухслойной изоляцией согласно схеме, показанной на рис. 2-5. [c.37] Для сегнетоэлектриков характерна си ьная зависимость относительной диэлектрической проницаемости от напряженности электрического поля (рис. 2-7). Как видно из рисунка, эта зависимость наблюдается как при весьма низких температурах, так и при положительных. Но в приведенном примере при +130° С, т. е. при температуре выше точки Кюри, зависимость диэлектрической проницаемости от напряженности пропадает. [c.40] В дальнейшем была установлена возможность получения электретов из неполярных органических и даже не неорганических диэлектриков, в частности керамических. Необходимое для этого условие поляризации сводится к длительному воздействию сильного постоянного электрического поля при повышенной температуре. В сравнительно слабых поляризационных полях получаются при этом электреты с гетерозарядами, а в сильных — с гомозарядами. Плотность зарядов достигает обычно значений порядка 10- Кл/м, но при соблюдении некоторых специфических условий можно получить электреты с большей плотностью зарядов. [c.42] Высоковольтная поляризация. Всякая поляризация, связанная с образованием зарядов, создает внутри диэлектриков некоторую противо-э. д. с.. поляризации. В большинстве случаев эта противо-э. д. с. поляризации невелика. Однако в ряде случаев происходит образование сильно сосредоточенных пространственных зарядов, вызывающих появление весьма больших разностей поляризационных потенциалов, направленных противоположно потенциалам, приложенным к электродам. Эта разновидность поляризации получила название высоковольтной поляризации. Она была достаточно подробно изучена А. Ф. Иоффе, который показал, что высоковольтная поляризация устанавливается довольно медленно, иногда часами, что она практически не наблюдается при частотах выше звуковых, а также и при достаточно высоких температурах. [c.42] Основные закономерности электропроводности различных газообразных диэлектриков по существу мало отличаются друг от друга. Наиболее распространенным газообразным диэлектриком является воздух, поэтому мы на его примере познакомимся с электропроводностью газов. [c.43] Если приложить к электродам, находящимся в воздухе, некоторое напряжение, то в движении свободных ионов и электронов появляется направленная составляющая, что соответствует появлению электрического тока — тока утечки. [c.43] Вернуться к основной статье