Диэлектрики в переменном электрическом поле

В предыдущей главе для описания свойств диэлектриков в переменных электрических полях была введена комплексная диэлектрическая проницаемость [c.305]

Эти параметры полностью характеризуют свойства диэлектрика в переменном электрическом поле. Для практических расчетов удобнее всего пользоваться двумя вещественными параметрами в и tg б. [c.140]

ДИЭЛЕКТРИКИ В ПЕРЕМЕННОМ ЭЛЕКТРИЧЕСКОМ ПОЛЕ [c.9]

НЕОДНОРОДНЫЕ ДИЭЛЕКТРИКИ В ПЕРЕМЕННОМ ЭЛЕКТРИЧЕСКОМ ПОЛЕ [c.13]

Рис. 10. Параллелепипед из диэлектрика в переменном электрическом поле

Как уже упоминалось, при помещении диэлектрика в переменное электрическое поле в нем возникают молекулярные и внутримолекулярные токи, вызывающие колебательное движение молекул, которое сопровождается выделением тепла и нагревом материала. [c.263]

Наличие излома линии, изображающей зависимость lg т = = / (lg Е), указывает на необходимость соблюдения осторожности при экстраполяции ее на область малых Е [2]. Действительно, если при ускоренных испытаниях будут получены лишь данные, относящиеся к участку т < т (или Е > ), то экстраполяция этого участка в область Е <, Е даст резко завышенные значения т. Полученные нами и другими авторами данные показывают (рис. 1-32—1-35), что при старении полимерных диэлектриков в переменном электрическом поле в условиях эксплуатации значения х должны соответствовать участку т > т ( < Е ). Поэтому правильная экстраполяция возможна только в том случае, если зависимость lg т = / (lg Е) исследована при значениях т > т, т. е. если определены коэффициенты В и в соотношении (2-4). [c.53]

Если диэлектрик помещен в постоянное электрическое поле, то все виды поляризации, присущие данному веществу, успевают установиться. В этом случае вклад в е вносят как быстрые, так и медленные механизмы поляризации. В переменном электрическом поле с увеличением частоты v начинают запаздывать сначала наиболее медленные, а затем другие виды поляризации. Это приводит к изменению диэлектрической проницаемости (к дисперсии е). [c.294]

В диэлектрике, находящемся в электрическом поле, происходит рассеяние (диссипация) энергии. Рассеиваемую за одну секунду энергию (мощность) называют диэлектрическими потерями. Теряемая энергия преобразуется в теплоту, вызывая нагрев диэлектрика, вследствие чего ухудшаются электрические и другие важные его характеристики. Потери в диэлектриках наблюдаются как при переменном, так и при постоянном напряжении, однако под диэлектрическими потерями понимают мощность, рассеиваемую в переменном электрическом поле. Вектор тока в образце диэлектрика, включенном под переменное напряжение, опережает по фазе вектор напряжения на угол ф<90°. Угол б, дополняющий ф до 90°, называют углом диэлектрических потерь. В идеальном диэлектрике без потерь ф=90° и 6 = 0. В качестве параметра диэлектрика используется ig 6 — тангенс угла диэлектрических потерь. [c.544]

Ориентация молекул происходит без трения, то диэлектрические потери будут также малы. Лишь при средних значениях вязкости, когда поворот и ориентация диполей становятся возможными, но совершаются с преодолением трения молекул и нагревом материала, диэлектрические потери могут быть значительны и достигают максимальной величины. Прн увеличении частоты этот температурный максимум сдвигается вправо, в сторону более высоких температур, снижаясь по своему значению. В частотной зависимости полярные диэлектрики также имеют максимум tg б от частоты, определяемый временем релаксации при поляризации дипольных молекул в переменном электрическом поле возрастающей частоты. [c.25]

Схему и описание метода см. табл. 1. Сущность процесса состоит в том, что изделие из пластмассы помещают в переменное электрическое поле высокой частоты, которое создается между двумя металлическими электродами. Вследствие того, что пластмассы являются несовершенными диэлектриками, элементарные заряды при внесении их в высокочастотное электрическое поле смещаются и небольшое количество имеющихся в диэлектрике свободных зарядов образует ток проводимости. На смещение заряженных частиц затрачивается работа, которая преобразуется в тепло. При изменении направления электрического поля выделяется некоторое количество тепла. Поэтому, чтоб интенсифицировать процесс сварки, применяют токи высокой частоты (30— 40 мгц и более). [c.199]

Механизмы диэлектрических потерь, возникающих в переменном электрическом поле, могут быть конкретизированы лишь при изучении динамических свойств электрического отклика (поляризации и электропроводности). При этом необходимо учитывать кинетические свойства молекул и атомов диэлектрика. [c.76]

Рис. 4. Векторные диаграммы тока и напряжения в диэлектрике, находящемся в переменном электрическом поле а — диэлектрик без потерь (6 = 0) ,б — реальный диэлектрик

Рассмотрим несколько наиболее простых случаев неоднородных диэлектриков, нагреваемых в переменном электрическом поле. [c.13]

Квадратичный электрооптический эффект (как, [например, электрострикция), являясь эффектом второго порядка, дает, вообще говоря, малые (по сравнению с линейным электрооптическим эффектом) изменения оптических свойств диэлектриков. Вместе с тем для полярных жидкостей (квадратичный электрооптический эффект в этом случае, как уже указывалось, носит название эффекта Керра) и для сегнетоэлектриков этот эффект (так же как и электрострикция) может быть значителен. В кристаллах линейных диэлектриков, обладающих пьезоэффектом, квадратичным электрооптическим эффектом можно пренебречь по сравнению с линейным. Укажем, что в переменном электрическом поле частоты / за счет квадратичного электрооптического эффекта оптические свойства кристалла меняются с частотой 2/. [c.195]

Следует отметить, что после изменения полярности напряжения на третьем или четвертом этапах старения как у монокристаллов рутила, так и у рутиловой керамики также наблюдается сильное уменьшение электропроводности. При повторных циклах скорость регенерации остается постоянной, а скорость старения при последующих циклах увеличивается. По-видимому, во время старения рутиловой керамики и монокристаллов рутила на третьем и четвертом этапах развиваются процессы, не вполне обратимые в поле обратной полярности. Установлено, что и в других неорганических диэлектриках также происходит регенерация свойств, аналогичная той, которая наблюдается для рутила и керамики Т-80. Вследствие обратимости процессов старения, как указывалось ранее, в переменном электрическом поле не наблюдалось пробоя образцов рутиловой керамики в течение времени, во много раз большего среднего времени жизни Т(.р в постоянном электрическом поле. По той же причине не наблюдается старения и в постоянном электрическом поле, если полярность напряжения на образцах изменяется через промежутки времени в несколько раз меньшие, чем время жизни в тех же условиях без перемены полярности. [c.38]

Расчет и изучение характеристик разрядов в плоской газовой прослойке в переменном электрическом поле имеют большое значение при исследовании различных изменений в полимерной пленке, происходящих под действием разрядов. В этом случае целесообразно помещать полимерную пленку именно в такую газовую прослойку между двумя слоями твердого диэлектрика, для которой возможен расчет и исследование характеристик разряда описанными выше способами. [c.98]

Тангенс угла диэлектрических потерь tgS — это характеристика, позволяющая оценить активные потери энергии, рассеиваемые Б диэлектрике при его работе в переменном электрическом поле. [c.9]

Неравенство потерь энергии наблюдается только в диэлектриках, поэтому потери мощности в диэлектриках, работающих в переменных электрических полях, называются диэлектрическими потерями. [c.10]

Если к диэлектрику приложить переменное электрическое поле, то в низкочастотной области поляризация будет успевать следовать за электрическим полем. Однако если частота становится выше собственной частоты колебаний заряженных частиц, создающих поляризацию, то поляризация перестает следовать за изме- [c.98]

Предположим сначала, что рассматриваемый диэлектрик находится в переменном электрическом поле и что проводимостью и диэлектрическими потерями (гл. 3) его можно пренебречь, т. е. будем считать, что во всех частях объема диэлектрика р = оо (или у=0) и При [c.147]

М. Вместе с тем будем считать, что линейные размеры Vb малы по сравнению с длиной волй ы падающего излучения. Тогда каждый из участков системы Vj будет представлять собой диэлектрик, помещенный в переменное электрическое поле Ео os ш1, и связанный с флуктуацией плотности числа частиц дополнительный дипольный момент каждой из таких совершающих вынужденные колебания областей будет равен [c.381]

Итак, для вывода зависимости показателя преломления от длины волны найдем, как зависит диэлектрическая проницаемость от частоты переменного электрического поля, и затем перейдем к показателю преломления п на основании соотношения п = ф е. В соответствии с теорией электронов будем рассматривать молекулы или атомы диэлектрика как системы, в состав которых входят электроны, находящиеся внутри молекул в положении равновесия. Под влиянием внешнего поля эти заряды смещаются из положения равновесия на расстояние г, превращая таким образом атом в электрическую систему с моментом величиной р = ге, направленным вдоль поля (диполь). Если в единице объема нашей среды находится N атомов, которые испытывают поляризацию, то электрический момент единицы объема, или поляризация среды, будет равняться Р = Np = Net. При этом мы для простоты полагали, что в среде имеется лишь один сорт атомов и в каждом из них способен смещаться только один электрон. В противном случае поляризация среды записывалась бы в виде [c.549]

Потерями называют ту часть электрической энергии, которая превращается в диэлектрике в теплоту. Поскольку диэлектрики обладают некоторой проводимостью (хотя и очень незначительной), в них выделяется джоулева теплота даже в постоянном электрическом поле. Однако под действием переменного электрического поля диэлектрики обычно нагреваются значительно сильнее, чем [c.301]

Величина 3) выступающая в данном случае в качестве внешнего параметра, не является таковым для самого диэлектрика. Поэтому бIF не есть работа поляризации диэлектрика в собственном смысле, т. е. в смысле работы на создание поляризации при раздвигании зарядов в молекулах диэлектрика и образовании преимущественной ориентации этих молекул. Для того чтобы найти работу поляризации диэлектрика в собственном смысле, преобразуем выражение (8.6) к виду, в котором независимой переменной является внешний параметр диэлектрика — напряженность i электрического поля. Так как этому внешнему параметру соответствуют два внутренних (электрических) параметра диэлектрика — поляризованность и вектор электрического смещения (индукция) 25 = < +4л < , то искомое преобразование выражения (6.8) может быть осуществлено двумя способами [c.130]

Процесс смещения связанных зарядов диэлектрика под действием сил электрического поля имеет определенную длительность, и поэтому в переменном гармоническом поле вектор поляризации будет запаздывать по фазе относительно вектора напряженности поля. В переменном поле диэлектрическая восприимчивость оказывается комплексной величиной а = PI bqE) и соответственно [c.139]

В температурной зависимости тангенса угла релаксационных диэлектрических потерь наблюдается максимум при некоторой температуре, характерной для данного вещества. При этой температуре время релаксации частиц диэлектрика примерно совпадает с периодом изменения приложенного переменного электрического поля. Если температура такова, что время релаксации частиц значительно больше полупериода изменения приложенного переменного напряжения, [c.48]

Знание зависимости е и tg 5 от частоты электрического поля необходимо для расчета радиотехнических устройств, в которых диэлектрики используются для создания нелинейных элементов, входящих в различные схемы (усилители, схемы регулирования, стабилизаторы частоты, преобразователи электрических сигналов) и др. Для подавляющего большинства диэлектриков величины е и tg 5, характеризующие диэлектрические свойства среды, в настоящее время определены. Разработаны методы диэлектрических измерений, позволяющие определять е и tg 5 в постоянных и переменных электрических полях, а также устанавливать зависимость этих величин от внешних условий (температуры, давления и т.п.). [c.148]

Поместим цилиндр из диэлектрика в аксиальное переменное электрическое поле (рис. 7). В цилиндрических координатах вектор напряженности электрического поля имеет составляющую Ег, направленную параллельно оси цилиндра. При гармоническом законе изменения напряжения между обкладками конденсатора комплексная амплитуда вектора напряженности электрического поля будет удовлетворять уравнению [c.16]

Рис. 7. Цилиндр из диэлектрика в аксиальном переменном электрическом поле

Для нагрева диэлектриков используются частоты не выше 10 Гц. Полу-период напряженности электрического поля на несколько порядков больше периода собственных колебаний упругой поляризации, и этот вид поляризации устанавливается практически мгновенно после включения поля. Вектор поляризации следует за изменением вектора напряженности электрического поля без запа.здываиия. Угол потерь у таких веществ близок к пулю, и они не нагреваются в переменном электрическом поле. Источниками потерь у дпэлектрикон с упругой поляризацией служат посторонние примеси исвязан-ная с ними сквозная электропроводность. Добавлением электропроводных примесей специально пользуются в тех случаях, когда надо нагреть диэлектрик, имеющий только упругую поляризацию (см, 16-2). [c.146]

Уравнение AQ = r mnEmEn характеризует еще один квадратичный по полю эффект — диэлектрические потери (рис. 1.7,г) — необратимый переход электрической энергии в тепловую (традиционное описание потерь дано в 3.2). В переменных электрических полях потери в диэлектрике обусловлены главным образом инерционностью медленных механизмов поляризации, а также потерями на электропроводность. В постоянном поле потери обусловлены только электропроводностью (джоулева теплота). Как поляризационные потери, так и мощность джоулевых потерь пропорциональны квадрату поля. [c.21]

Ранее предполагалось, что для диэлектриков в основном характерна ионная и молионная электропроводность. Чтобы подчеркнуть это обстоятельство, диэлектрики назывались электролитами, потому что при ионной электропроводности на постоянном напряжении происходит перенос вещества — электролиз. Очевидно, что при этом проводимость изменяется со временем из-за истощения носителей заряда, так как в любом диэлектрике количество свободных ионов или молионов ограничено, а на постоянном напряжении эти носители постепенно мигрируют в приэлектродную область и там накапливаются [1]. Таким образом, ионная или молионная электропроводность является одной из причин электрического старения диэлектриков (см. 2.4), В переменном электрическом поле, однако, накопления ионов в приэлектродной области не происходит, проводимость диэлектрика, в том числе ионная и молионная, стационарна. [c.42]

В книге рассмотрен нагрев различных неэлёктро-проводных материалов в переменных электрических полях с использованием явления выделения тепловой энергии при переменной поляризации диэлектрика даны свойства различных материалов, режимы их нагрева, технологии обработки и производства изделий из них. Центральное место в книге занимают вопросы поляризационного нагрева в полях высокой частоты. Приведены примеры устройств, использующих высокочастотный нагрев для обработки ряда материалов и изделий из них, а также оценка рентабельности рассмотренных процессов. [c.2]

В диэлектрике, помещенном в переменное электрическое поле, часть энергии поля переходит в тепловую. Тепловые потери пропорциональны тангенсу угла диэлектрических потерь [4] = Uкруговая частота С — емкость участка изоляции tg 8 = /а / /реакт — отношение активного и реактивного токов на участке изоляции. [c.320]

Поляризация сегнетоэлектриков связана с достаточно большими затратами энергии, т. е. в переменном электрическом поле, как это видно из того же рисунка, обнаруживается гистерезисная пегля переполяри-зации . Нелинейная зависимость Q=zF U) или, что то же самое, П Р Е) свидетельствует о наличии зависимосги е =э( ), тогда как в обычных диэлектриках она практически не наблюдается [c.215]

Механизм электрического старения разных диэлектриков, перечисленных в табл. 1-2, различен. Подробнее этот вопрос будет обсуждаться в дальнейшем, однако уже здесь можно высказать предварительные замечания. Действительно, старение органических (полимерных) диэлектриков развивается наиболее быстро (наименьшие значения х) в переменном электрическом поле, когда имеются достаточно интенсивные частичные разряды. Старение полимерных диэлектриков в постоянном поле происходит с заметной скоростью только при повышенной температуре, когда интенсивность частичных разрядов также повышается. Поэтому можно предполагать, в соответствии с опытными данными и согласно мнению ряда авторов, что старение полимерных пленок обусловлено, главным образом, частичными разрядами в воздушных прослойках изоляции. Старение рутиловой керамики Т-80, наоборот, не связано с частичными разрядами. На это указывает то, что в переменном электрическом поле значения т оказываются на много порядков больше, чем в постоянном поле. Электрическое старение Т-80 и А12О3 связано, по-видимому, с какими-то изменениями в самом веществе, обусловленными прохождением электрического тока. [c.18]

В переменном электрическом поле керамические диэлектрики (Т-80) практически не стареют. Для полимерных диэлектриков наблюдается степенная зависимость т = т ( ) при 0 = onst, и в значительном интервале О время жизни почти не зависит от температуры при Е onst. [c.26]

При старении полимерных пленок в переменном поле (ПС от 20 до 80° С, ПЭТФ от 20 до 150° С, ПТФЭ от 20 до 100° С) время жизни т практически не зависит от температуры. В связи с этим невозможно при данной Е ускорить испытания на старение за счет повышения температуры, как это можно сделать для полимерных пленок в постоянном поле, а также для алундовых покрытий. Поэтому ускоренные испытания на старение полимерных пленок в переменном электрическом поле следует производить при повышенных значениях Е, а для прогнозирования (расчета) срока службы использовать установленное для этих диэлектриков эмпирическое соотношение (2-4). В указанном выше интервале температуры необходимые для расчета коэффициенты и не зависят от 0. Правда, при 0 > 100° С для ПТФЭ наблюдается зависимость т от 0, однако коэффициент можно считать неизменным. [c.53]

Согласно простейшей теории разрядов в газовых прослойках (см. 3-1), в переменном электрическом поле частота разрядов п не должна существенно зависеть от 0, поскольку изменения температуры практически не сказываются на величинах Су, с , i/ p, i/nor, входящих в соотношение (3-12). Экспериментальной проверкой установлено, что действительно показания индикатора частичных разрядов не зависят от температуры испытуемой пленки ПТФЭ в интервале от 20 до 250° С. С другой стороны, как видно из рис. 1-9, время жизни полимерных диэлектриков при заданном значении Е также почти не зависит от температуры у ПТФЭ — в интервале от 20 до 100° С, а у ПС и ПЭТФ — вплоть до значений 6, при которых происходит изменение физических свойств пленки только за счет действия повышенной температуры. Неизменность характеристик разрядов и времени жизни полимерных пленок при изменении температуры еще раз подтверждает, что старение пленок в пределах отмеченного интервала 0 в переменном поле действительно обусловлено частичными разрядами. [c.101]

В переменном электрическом поле = оехр(1сох) через диэлектрик течет ток, который представляет собой сумму плотности сквозного тока г скв и плотности тока смещения [c.268]

Как и электрическая поляризация (см. гл. 3), электроперенос зарядов происходит главным образом под действием внешнего электрического поля. Но в электропроводность вносят вклад только некоторые (свободные) электрические заряды, в то время как поляризация представляет собой смещение в электрическом поле всех связанных зарядов диэлектри-ка. При поляризации отсутствует обмен зарядами между диэлектриком и металлическими электродами, в то время как для сквозной электропроводности такой обмен обязателен. Поэтому процесс переноса заряда в диэлектриках в сильной степени зависит от материала электродов, тогда как электрическое смещение зарядов (поляризация) практически не связано со свойствами электродов (если нет контактных ЭДС). Различие между электропроводностью и поляризацией может быть установлено, однако, лишь в постоянном электрическом поле. В переменном поле эти процессы смешиваются и различие между ними становится условным. [c.41]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...