Ионная тепловая поляризация

Наиболее простым видом поляризации, зависящей от теплового движения частиц, является поляризация, обусловленная движением отдельных ионов внутри диэлектрика. В связи с этим рассмотрим сначала основные закономерности ионной тепловой поляризации. [c.284]

ИОННАЯ ТЕПЛОВАЯ ПОЛЯРИЗАЦИЯ [c.284]

Другими словами, atr является коэффициентом, не зависящим от напряженности поля. Электрический дипольный момент единичного объема, возникающий при ионной тепловой поляризации, зависит от Е только потому, что от Е зависит число избыточна перескакивающих через потенциальный барьер ионов. [c.287]

Если для расчета электронной тепловой поляризации пользоваться классическими представлениями, то результаты будут примерно такими же, как в случае ионной тепловой поляризации. Ясно, однако, что при описании движения электронов в кристаллах пренебрегать квантовыми эффектами нельзя. Необходимо учитывать, что эффективная масса электронов в кристалле сильно отличается от массы свободного электрона, что электроны в твердом теле подчиняются статистике Ферми —Дирака и т. д. Точные расчеты поляризуемости в этом случае достаточно сложны. [c.288]

Нелинейная поляризуемость для ионной тепловой поляризации, например, определяется аналитически [9] [c.73]

Ионная тепловая поляризация возможна только в твердых диэлектриках и преобладает в веществах с выраженной нерегулярностью структуры и слабосвязанными ионами стеклах, ситаллах и диэлектрической керамике, из-за высокой концентрации структурных дефектов. [c.259]

В зависимости от особенностей структуры диэлектрика и типа дефектов время релаксации ионной тепловой поляризации при комнатной температуре составляет 10 10 с. Поэтому такая поляризация [c.259]

Отсюда видно, что поляризуемость при ионной тепловой поляризации уменьшается с ростом температуры и не зависит от напряженности внешнего поля. Последнее связано с тем, что элементарный ди-польный момент р = еЪ не зависит от поля. Зато зависит от поля величина поляризации Р, так как от Е зависит число избыточно перескакивающих через потенциальный барьер ионов. [c.260]

Важным отличием тепловой поляризации от упругой является сильная зависимость поляризуемости от температуры. Из изложенного выше следует, что при тепловом характере поляризации индуцированный внешним полем дипольный момент определяется не только напряженностью электрического поля, но и интенсивностью теплового движения частиц, участвующих в поляризации. Такими частицами являются диполи, ионы и электроны. В соответствии с этим различают дипольную тепловую, ионную тепловую и электронную тепловую поляризации. [c.283]

В отличие от упругой тепловая поляризация устанавливается достаточно медленно. Приложение внешнего злектрического поля к диэлектрику, находящемуся в состоянии термодинамического равновесия, приводит к определенной перестройке системы (диэлектрика). В результате этого через некоторое время, называемое временем релаксации, устанавливается новое поляризованное равновесное состояние. Если электрическое поле выключить, то за счет тепловых колебаний и перемещений частиц восстанавливается хаотическая ориентация диполей или хаотическое распределение электронов и ионов в ловушках . Поляризованное состояние че- [c.283]

В заключение заметим, что найденная нами эквивалентная тепловая поляризуемость а,т каждого иона (8.49) существенно отличается от ионной поляризуемости при упругом смещении а,-. Величина ai была определена (см. 8.4) как коэффициент пропорциональности между дипольным моментом и внешним полем и выражалась отношением квадрата заряда иона к коэффициенту упругости связи. В случае тепловой поляризации дипольный момент, возникающий при перемещении каждого иона, постоянен, и не зависит от напряженности поля (Р=еб). Поэтому поляризуемость каждого иона обратно пропорциональна полю Е [c.287]

Ионно-релаксационная поляризация. Используемые в технике твердые диэлектрики могут иметь неплотную упаковку объема частицами. В таких материалах образуются ионы, которые в ходе тепловых колебаний перебрасываются из положений временного закрепления на расстояния, соизмеримые с расстояниями между частицами (10 м), и закрепляются в новых положениях. В электрическом поле перебросы становятся направленными. В результате в диэлектрике возникает различие в расположении центров положительного и отрицательного зарядов, т. е. появляется электрический момент. Такой процесс называют ионно-релаксационной поляризацией. С ростом температуры число ионов, перебрасываемых в новые положения, увеличивается, поэтому растут поляризованность и диэлектрическая проницаемость. На рис. 5.16 приведена зависимость е, от температуры для натриево-силикатного стекла, в структуре которого имеют место слабосвязанные ионы. [c.156]

Ионно-релаксационная поляризация появляется при тепловых перебросах ионов в веществе. Эта поляризация связана с преимущественным перебросом ионов в наиравлении действия внешнего электрического поля. [c.8]

Такие ионы в тепловом движении могут перемещаться на расстояния, значительно превышающие упругие смещения. Но в отличие от электропроводности этот процесс носит локальный, а не сквозной характер. Локальные тепловые перемещения слабо связанных ионов при наличии электронного поля создают асимметрию распределения электрических зарядов в диэлектрике и, следовательно, создают электрический момент в единице объема. Диэлектрическая проницаемость зависит от частоты электрического поля и от температуры. После снятия поля ионно-релаксационная поляризация постепенно ослабевает. Поляризация этого типа имеет замедленный характер и при высоких частотах не происходит. [c.8]

Диэлектрическая проницаемость чистых кварцевых и борных стекол без примесей немного превышает квадрат коэффициента преломления стекла, так как она определяется, главным образом, электронной поляризацией. У стекол сложного состава (технических стекол) при введении щелочных или щелочно-земельных металлов структурная сетка стекла изменяется. При введении щелочного окисла в стекло вводится избыточный кислород, и уже не каждый атом кислорода связан с двумя атомами кремния. Часть атомов кислорода связана с одновалентным атомом щелочного металла. Такой атом отдает один электрон ближайшему атому кислорода и оказывается положительным ионом. Одновалентный ион имеет большую свободу перемещения и может создавать тепловую ионно-релаксационную поляризацию. [c.13]

Ионно-релаксационная поляризация (С -р, Qn-р, г .р) наблюдается в неорганических стеклах и в некоторых ионных кристаллических неорганических веществах с неплотной упаковкой ионов (см. рис. В-2, б). В этом случае слабо связанные ионы вещества под воздействием внешнего электрического поля среди хаотического теплового движения смещаются в направлении поля. [c.20]

На основе анализа условий эксплуатации и коррозионно-механического поведения материала сильфонных компенсаторов тепловых перемещений трубопроводов установлено, что основной причиной их отказов является малоцикловая коррозионная усталость. Разрушению способствуют концентрация напряжений в местах питтинговой коррозии, обусловленной наличием хлор-ионов, анодная поляризация блуждающими токами в области потенциалов положительнее минус 0,1 В (МСЭ), снижающая долговечность более чем в 2 раза. Разработаны рекомендации по повышению промышленной безопасности узлов компенсации. [c.107]

Перескоки электронов и ионов происходят на расстояние порядка 0,5 нм, т. е. локальные электрические дипольные моменты при тепловой поляризации на много порядков по величине превышают локальную упругую поляризацию. Однако тепловое смещение совершают лишь некоторые, обычно примесные слабосвязанные частицы, концентрация которых относительно невелика. Поэтому интегральный вклад от прыжковой (тепловой) поляриза- [c.63]

Ионная поляризация—С , на схеме рис. 21—характерна для твердых тел с ионным строением и обусловливается смещением упруго связанных ионов. Величина поляризации с повышением температуры возрастает в результате ослабления упругих сил, действующих между ионами, из-за увеличения расстояния между ионами при тепловом расширении. [c.41]

В некоторых неорганических диэлектриках имеет место ионно-релаксационная поляризация. Она заключается в образовании пространственных поляризационных зарядов внутри диэлектрика за счет переброса электрическим полем неупруго связанных ионов, имеющих с соседними частицами данного тела ослабленные связи. Эти слабо связанные ионы отличаются от нормально связанных тем, что они способны совершать более сильные тепловые колебания и даже перебрасываться тепловым полем из своих положений равновесия на сравнительно большие расстояния, превосходящие расстояния, соответствующие ионной поляризации смещения. В кристаллических телах ослабление связей ионов в решетке бывает как за счет различных примесей, так и за [c.39]

В некоторых неорганических диэлектриках имеет место ионно-релаксационная поляризация. Она заключается в образовании пространственных поляризационных зарядов внутри диэлектрика за счет переброса электрическим полем неупруго связанных ионов, имеющих с соседними частицами данного тела ослабленные связи. Эти слабо св н-ные ионы отличаются от нормально связанных тем, что они способны совершать сильные тепловые колебания и даже перебрасываться тепловым полем из своих положений равновесия на сравнительно большие расстояния, превосходящие расстояния, соответствующие ионной поляризации смещения. В кристаллических телах ослабление связей ионов в решетке бывает как за счет различных примесей, так и за счет нарушений закономерного роста кристалла при его образовании, что может быть вызвано многими причинами. Слабо связанные ионы при наличии достаточной тепловой подвижности могут перебрасываться на значительные расстояния электрически.м полем, положительные — в сторону отрицательного электрода, отрицательные — в сторону положительного электрода. Особенностью этих ионов является то, что они не уходят далеко от первоначального своего местоположения, не становятся свободными , т. е. ионами электропроводности, определяющими ток утечки. На некоторых расстояниях происходит закрепление слабо связанных ионов с образованием пространственных зарядов положительных в зоне отрицательного [c.31]

Поляризованность, связанная с ионно-релаксационной поляризацией, зависит от температуры. Эта зависимость, как и в случае дипольной поляризации, определяется влиянием тепловой подвижности частиц, образующих добавочные заряды. С повышением температуры может наблюдаться и рост диэлектрической проницаемости и рост tg б за счет облегчения переброса электрическим полем ионов, ставших более подвижными. При достаточно высоких температурах сильно возросшее тепловое двил-сение слабо связанных ионов будет препятствовать образованию пространст- [c.32]

Известны различные виды излучения вещества — отражение и рассеяние света, тепловое излучение, излучение заряженных частиц при их ускоренном или заторможенном движении и т. д. Однако существует излучение, отличное от этих видов как по характеру возбуждения и протекания, так и по характеристикам самого излучения (спектральному составу, поляризации и т. д.). К таким видам излучения относится свечение окисляющегося в воздухе фосфора, свечение газа при прохождении через него электрического тока, свечение тел после облучения их светом, свечение специальных экранов при ударе о них электронов (экраны телевизоров, осциллографов и др.) и т. д. Все эти виды излучения, как увидим дальше, обусловлены переходом частиц (атомов, молекул, ионов и других более сложных комплексов) из возбужденного состояния в основное и называются люминесценцией. Понятие люминесценция было введено впервые Видеманом в 1888 г. Существенный вклад в развитие учения о люминесценции был сделан советской школой физиков, во главе которой стоял акад. С. И. Вавилов. [c.356]

Для тоГо чтобы характеризовать различные виды поляризации, необходимо знать не только природу частиц, обусловливающих поляризацию, но и особенности межатомных и межмолекулярных взаимодействий. Если силы, стремящиеся возвратить в исходное положение смещенные электрическим полем частицы носят квази-упругий характер, то говорят об упругой поляризации. Если же электроны, ионы или диполи при смещении в поле за счет тепловой энергии преодолевают потенциальные барьеры, то поляризацию называют тепловой. Рассмотрим эти процессы более подробно. [c.277]

При больших напряженностях поля тепловое движение почти не препятствует ориентации диполей по полю. Таким образом, подавляющее большинство молекул поворачивается в направлении поля и средний дипольный момент становится не зависящим от поля. Наступает насыщение. Весьма приближенное вычисление OdT, основанное на аналогии с тепловой ионной поляризацией, не позволяет решить задачу о насыщении. [c.289]

Поляризацию принято подразделять на различные виды в зависимости от способа смещения вызывающих ее частиц — носителей связанных зарядов. Все частицы диэлектрика, способные смещаться под действием внешнего электрического поля, можно отнести к двум видам упруго, или сильно, связанные и слабо связанные [11]. Процессу движения упруго связанных частиц препятствует упругая сила. Такая частица имеет одно положение равновесия, около которого совершает тепловые колебания. Под действием внешнего электрического поля частица смещается на небольшое расстояние. Упругие силы, или точнее квазиупругие, связывают электронную оболочку и ядро в атомах, атомы в молекулах, ионы в кристаллах, дипольные молекулы в некоторых твердых телах. Фи шческая природа таких сил изучается в квантовой механике. [c.145]

Электронно-релаксационная поляризация обусловлена ограниченным перемещением возбужденных тепловой энергией электронов. Она характерна для диэлектриков с электронной электропроводностью, например двуокись титана с примесями ионов ниобия, кальция, бария. [c.8]

Свинцовые стекла имеют повышенную диэлектрическую проницаемость, но это, по-видимому, связано с большой электронной поляризацией и смещением поляризованного атома свинца. Тепловая ионная поляризация связана с диэлектрическими потерями. [c.13]

Во многих диэлектоиках имеются слабосвязанные ионы. Это могут быть ионы, находящиеся в междоузлиях, или ионы, локализованные вблизи структурных дефектов. За счет тепловых флуктуаций ионы могут переходить из одних положений равновесия в другие, преодолевая потенциальные барьеры. При отсутствии внешнего электрического поля такие перемещения являются случайными и диэлектрик остается неполяризованным. Под действием поля изменяется потенциальный рельеф и появляется некоторое преимущественное перемещение ионов в дефектных областях. Так возникает поляризация. В зависимости от особенностей структуры диэлектрика и типа дефектов время релаксации ионной тепловой поляризации при комнатной температуре колеблется от Ю до Ю- с. [c.284]

Вычислить дипо 7ьнук> тепловую поляризуемость можно, пользуясь аналогией между этим механизмом поляризации и механизмом ионной тепловой поляризации. Разница заключается лишь в том, что ион переходит из одного равновесного положения в другое за счет поступательного движения, а полярная молекула — за счет вращательного. Такой расчет приводит к обратно пропорциональной зависимости поляризуемости от температуры [c.289]

Ионная тепловая поляризация.. Механизм этой поляризации детально описан в монографии Сканави [1]. Ионная тепловая поляризация воз.можна только в твердых диэлектриках и преобладает в веществах с выраженной нерегулярностью структуры в стеклах, ситаллах и диэлектрической керамике. Концентрация дефектов кристаллической структуры в этих диэлектриках чрезвычайно велика в керамике и ситаллах—на границах кристаллов, в стеклах же вообще нарушается дальний порядок в расположении атомов. Однако тепловая ионная поляризация возможна и в монокристаллах — в окрестности структурных дефектов. [c.72]

В ходе тепловой ионной поляризации твердых диэлектриков переброс слабосвязанных ионов в электрическом поле происходит с потерями энергии. В некоторых диэлектриках с неплотной упаковкой объема частицами, например стеклах, где имеет место ионно-релаксационная поляризация, также наблюдаются закономерности изменения tg6 от температуры и частоты, характерные для дипольной поляризации. На рис. 5.24 приведены температурные и частотные зависимости для алюмоцннкосиликатного стекла — ситалла на основе оксидов SiOj, А1 0з и ZnO. Существование или отсутствие максимумов tg 6 в температурной и частотной зависимостях (рис. 5.24) зависит от условий термообработки стекла. [c.164]

В случае слабой связи электронов, ионов или диполей в структуре диэлектриков на процессах поляризации сильно сказывается их тепловое движение и поляризация называется тепловой (или прыжковой). В газах и жидкостях слабо связаны лищь молекулы и тепловая поляризация обусловлена дипольным механизмом. В твердых диэлектриках в тепловой поляризации могут участвовать не только диполи, но также электроны (дырки) или 62 [c.62]

Отсюда следует, что в сильном э.1ектрическом поле, когда возникают вынужденные полем перебросы ионов, тепловая (прыжковая) поляризация устанавливается несколько быстрее. [c.73]

Накоплению объемных зарядов и разделению зарядов в проводящих включениях препятствует тепловое движение, стремящееся ослабить поляризацию, По этой причине объемную поляризацию и ее вариант — макро-структурную поляризацию гетерогенных диэлектриков следует отнести к поляризации релаксационного типа. Процесс нарастания этих видов поляризации описывается формулой (9-37) и носит апериодический характер. Скорость нарастания поляризации тем выше, чем выше электропроводность. При ионной проводимости включений постоянная времени макроструктурной поляризации составляет величину порядка 10 9—]0 с. [c.147]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...