Электрическая поляризация диэлектриков

Обычно электрическая поляризация диэлектриков, индуцированная внешним электрическим полем, после выключения поля исчезает — диэлектрик в равновесном состоянии деполяризован. Однако в некоторых случаях поляризованное состояние сохраняется диэлектриком длительное время после снятия поля — возникает остаточная поляризация. К ней может привести, например, замораживание некоторых механизмов тепловой и миграционной поляризаций, если время релаксации по тем или иным причинам резко возрастает (см. 2.1). Остаточную поляризацию могут создавать также электрические заряды, внедренные в диэлектрик при предварительной электризации и закрепившиеся в нем на поверхностных или объемных ловушках . Если диэлектрик с остаточной поляризацией не экранирован металлическими электродами, то он создает в окружающем пространстве электростатическое поле, подобно тому как постоянный магнит создает магнитное поле. [c.161]

Электрическая поляризация диэлектриков [c.66]

Электрическое поле Статическое поле зарядов Электрическая поляризация диэлектриков Диэлектрическая поляризация проводников [c.203]

Первое слагаемое этого выражения, в соответствии со смыслом слагаемых в (19.3), выражает работу возбуждения электрического поля в вакууме, а второе слагаемое — это собственно работа поляризации диэлектрика. Поэтому если энергия электрического поля в вакуумированном объеме системы, V6 j8n,, считается входящей во внутреннюю энергию ее, т. е. U = - =U+V6 /8it, то работа электризации должна записываться в виде (19.1), если же этого добавления к U нет, то надо учитывать только чистую работу поляризации, т. е. [c.160]

Из всего многообразия физических свойств важнейшими свойствами, характеризующими вещество как диэлектрик, являются электрические — поляризация, электропроводность, диэлектрические потери и т. д. Многие годы диэлектрики применялись в основном как изоляторы. Поэтому наибольшее значение имели их малые электропроводности и диэлектрические потери, высокая электрическая прочность. В современных условиях диэлектрики используют не только в качестве пассивных элементов различных электрических схем. С их помощью осуществляют преобразование механической и тепловой энергии в электрическую (пьезоэлектрики и пироэлектрики). Ряд диэлектриков находит применение для детектирования, усиления, модуляции электрических и оптических сигналов. При этом важную роль играют такие свойства, как фотоэффект, электрооптические и гальвано-магнитные явления. [c.271]

Каков механизм появления поверхностных зарядов Этот вопрос мы детально обсудим ниже, а сейчас введем некоторые макроскопические параметры, характеризуюш,ие Проводник поляризацию диэлектрика в электрическом поле. [c.276]

Электрическая поляризация вещества, состоящего из полярных молекул, отличается от электрической поляризации вещества, состоящего из неполярных молекул. Молекулы, имеющие постоянные дипольные моменты, поляризуются полем не только вследствие индукции, т. е. появления наведенного дипольного момента, определяемого поляризуемостью, но и вследствие ориентации молекул полем. При отсутствии поля молекулы в результате теплового движения расположены хаотично (рис. 16.2, а) и поэтому векторная сумма всех моментов диполей в среднем близка к нулю. При наложении внешнего электрического поля на каждый диполь действуют силы, стремящиеся ориентировать его параллельно электрическому полю (рис. 16.2,6). В этом случае сумма всех дипольных моментов молекул уже не равна нулю и диэлектрик приобретает электрический момент. Такой тип поляризации называют ориентационной, или дипольной, поляризацией. [c.7]

Электронная поляризация — электрическая поляризация, обусловленная упругим смещением и деформацией электронных оболочек относительно ядер в диэлектрике. [c.104]

Ионная поляризация — электрическая поляризация, обусловленная упругим смещением разноименно заряженных ионов относительно положения равновесия в диэлектрике. [c.104]

Дипольная поляризация (нрк. ориентационная поляризация, релаксационная поляризация, тепловая поляризация) — электрическая поляризация, обусловленная преимущественной ориентацией электрических моментов диполей в одном направлении в диэлектрике. [c.104]

Спонтанная поляризация — электрическая поляризация, возникающая в диэлектрике самопроизвольно, без внешних воздействий. [c.104]

Поляризация диэлектрика в электрическом иоле связана с определенной работой. В зависимости от характера задачи (что определяе выбор различных независимых переменных, характеризующих состояние диэлектрика в электрическом поле) эта работа разная и для ее вычисления приходится пользоваться различными выражениями (см. 51). [c.28]

Рассмотрим поведение физических систем, на которые кроме давления действуют и немеханические силы, например электрические или магнитные. Как мы увидим, имеются различные выражения для внутренней энергии и работы поляризации диэлектрика. Вопрос о том, какое из этих выражений следует использовать, не является существенным — все они приводят к одним и тем же результатам для свойств диэлектриков. [c.187]

Из формулы (10.24) видно, что при поляризации диэлектрика в электрическом поле при постоянных температуре и объеме изменение его свободной энергии равно энергии электрического поля в диэлектрике [c.190]

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]

Большинство диэлектриков немагнитно, т. е. р = р, = 1. Если, однако, потери от тока проводимости и электрической поляризации соизмеримы, можно первую составляющую также учесть введением комплексной диэлектрической проницаемости. В этом случае первое уравнение (1-10) примет вид [c.11]

Формальная теория поляризации диэлектриков, кратко рассмотренная в предыдущем параграфе, позволяет определить поляризацию как процесс смещения связанных зарядов, приводящий к появлению электрического момента у любого макроскопического элемента объема. [c.145]

В любом диэлектрике с релаксационной поляризацией всегда дополнительно существует хотя бы один вид упругой поляризации. Общая поляризация диэлектрика, представляющая собой средний электрический момент единицы объема, выражается суммой [c.147]

В большинстве случаев при интенсивной ионной поляризации диэлектрики имеют положительный температурный коэффициент диэлектрической проницаемости. Эта 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]

Упругая связь зарядов в атомах и молекулах диэлектрика обусловливает механизм электрического смещения и поляризации его под воздействием электрического поля. Диэлектриками являются все металлоиды, у которых ширина запрещенной зоны более 3 5й., [c.5]

Поляризация есть процесс смещения и упорядочения зарядов в диэлектрике под действием внешнего электрического поля. Этот процесс зависит оТ поляризуемости частиц диэлектрика, которая определяется как величина поляризации атома, молекулы или иона. Состояние вещества при электрической поляризации характеризуется тем, что электрический момент некоторого объема этого вещества имеет значение, отличное от нуля. [c.5]

Остаточная поляризация характеризуется длительным сохранением поляризованного состояния в диэлектрике после снятия внешнего поля. Диэлектрики этого типа (электреты), подобно постоянным магнитам, способны при отсутствии внешнего поля создавать электрическое поле в окружающем пространстве, и дивергенция этого поля не равна нулю, как у всех других диэлектриков. Электреты могут использоваться как источники электрической энергии, как источники постоянного высокого напряжения в связи с наличием остаточной поляризации. Длительность сохранения электрической поляризации измеряется месяцами и годами. [c.9]

Рис. 1.1. Зависимость поляризации диэлектриков от частоты - электрического поля

О явлениях, обусловленных поляризацией диэлектрика, можно судить по значению диэлектрической проницаемости, а также угла диэлектрических потерь, если поляризация диэлектрика сопровождается рассеянием энергии, вызывающим нагрев диэлектрика. В нагреве технического диэлектрика могут участвовать содержащиеся в нем немногочисленные свободные заряды, обусловливающие возникновение под воздействием электрического напряжения малого сквозного тока, проходящего через толщу диэлектрика и по его поверхности. Наличием сквозного тока объясняется явление электропроводности технического диэлектрика, численно характеризуемой значениями удельной объемной электрической проводимости и удель- [c.16]

Поляризованность (интенсивность поляризации). Диэлектрик, находящийся в электрическом поле, поляризуется, причем каждый элемент его объема представляет собой диполь, обладающий определенным электрическим моментом. Под поляризованностью диэлектрика Р понимают электрический момент, которым обладает единица объема поляризованного диэлектрика. Если объем обладает моментом Рз, то [c.246]

При прохождении волны нагрузки по толщине диэлектрика на электродах, прилегающих к его поверхностям и замкнутых через сопротивление малой величины (так называемые коротко-замкнутые электроды), возникает разность потенциалов, обусловленная ударной поляризацией диэлектрика на фронте волны. Группа произвольно ориентированных дипольных молекул с неравными массами, но с равными и противоположными по знаку зарядами на концах ориентируется вследствие высокого уровня ускорения при прохождении фронта волны вдоль направления ее распространения. Это сопровождается возникновением внутри диэлектрика электрического поля и наведением электрических зарядов на противоположных поверхностях слоя. [c.173]

Подробнее эти механизмы поляризации рассмотрены в гл. 5 и 6 в связи с различными применениями диэлектриков в электронике. В качестве примера не индуцированной электрическим полем поляризации отметим пьезополяризацию, возникающую в нецент-роснмметричных диэлектриках при их механической деформации. В пьезоэлектриках механическая деформация приводит к смещению ионов из равновесного положения, при котором возникает электрическая поляризация диэлектрика. Время установления этой механической поляризации зависит от электрических и упругих свойств диэлектрика, а также от геометрических размеров образца, который деформируется как целое. Как и при упругой поляризации, возникает возвращающая сила (пропорциональная деформации пьезоэлектрика), которая стремится возвратить образец в равновесное (недеформированное и неполяризован-ное) состояние. Отметим, что поляризация в этом случае индуци-64 [c.64]

Предполагая электрическую поляризацию диэлектрика Р известной нз ошлта как функцию поля Е в температуры Т, полупить выражение для плотности сяшргни и(Е, Т). Изьншеннем удельного обт.ема пренебречь. [c.63]

При отсутствии внешнего электрического поля ориентация дипольных моментов микросистем диэлектрика имеет хаотический характер и вектор поляризации равен нулю. Если в диэлектрике существует электрическое поле напряженностью Е, то на каждый заряд диполя действует сила F qE, стремящаяся развернуть диполь по направлению электрического поля (рис. 9-2, а). Преимущественная ориентация диполей в одну сторону приводит к тому, что их геометрическая сумма в единице объема 01лич[ а от нуля и в соответствии с формулой (9-3) вектор поляризации в этом случае тоже не равен нулю. Так выглядит в самом грубом приближении один из возможных механизмов поляризации диэлектрика. Более подробно различные виды процесса поляризации будут рассмотрены в 9-2. [c.137]

Так как поляризация диэлектрика происходит только при наличии внешнего электрического поля, то существует евязь между векторами Р и Е. Эту связь запишем в виде [c.138]

И соответственно прирост диэлектрической проницаемости за счет релаксационной поляризации Дврел — серел = рел/( о )- Усиление теплового движения препятствует полному завершению поляризации диэлектрика, стре.мпсь нарушить преимущественную ориентацию дипольных моментов по направлению электрического поля. Отрицательное влияние повышения температуры заключается в ослаблении поляризации. [c.152]

Поляризованностыо называется векторная величина, характеризующая степень поляризации диэлектрика, равная пределу отношения электрического момента некоторого объема диэлектрика к величине этого объема, стремящегося к нулю [c.6]

Дипольно-релаксационная ориентационная) поляризация определяется поворотом и ориентацией диполей в направлении поля и свя-зана с тепловым движением частиц. Дипольные молекулы, находящиеся в хаотическом тепловом движении, ориентируются в направлении действующего внешнего электрического поля, создавая эффект поляризации диэлектрика. При снятии внешнего электрического поля поляризация нарушается беспорядочным тепловым движением молекул. Диполи приобретают самое разнообразное положение в пространстве, и эффект полярного их расположения исчезает. Время установления и нарушения поляризации определяется временем релаксацит дипольных молекул. [c.7]

Спонтанная поляризация — это поляризация диэлектрика, возникающая при отсутствии внешнего электрического поля. Поляризация нелинейно зависит от напряженности электрического поля и характеризуется явно выраженным, большим максимумом при некоторой определенной температуре. Характерна для диэлектриков кристаллических структур, имеющих области (домены) с легко поляризующимися и длительно сохраняющими поляризованность кристаллическими системами, находящимися в большой зависимости от температуры вплоть до точки Кюри, при которой отмечается наивысшее поляризованное состояние и соответствуютцая ему максимальная диэлектрическая проницаемость. При более высокой температуре происходит структурное изменение в доменах и диэлектрическая проницаемость резко сни-лшется, а спонтанная поляризация исчезает. Эта поляризация имеет замедленный, характер, при высоких частотах не происходит, имеет диэлектрический гистерезис и характерна для сегнетоэлектрнков (ти-танаты бария, кальция, стронция). [c.9]

Органические полярные диэлектрики имеют дипольно-релаксационную поляризацию, которая связана с наличием в звеньях цепей полимера полярных радикалов (гидроксильных, карбоксильных, галоидных и др.) при несимметричном их расположении в цепи полимера. Эта поляризация в твердом диэлектрике, так же как и в жидкостях, связана с тепловым движением, но ориентация диполей здесь происходит в меньшей мере, не всей молекулы, а только ее радикалов, так как поворот диполей ограничивается высокой вязкостью полимера, превосходящей вязкость мономеров или олигомеров в десятки тысяч и миллионы раз. Диэлектрическая проницаемость твердых полярных полимеров, так же как и полярных мономеров и олигомеров, зависит от частоты и температуры, но максимум выражен тем меньше, чем больше, жесткость материала, чем выше его вязкость в одном и том же интервале температур и частот. Зависимость поляризации диэлектриков от частоты электрического поля иоказана на рис. 1.1. [c.13]

Природа диэлектрических потерь в электроизоляционных материалах различна в зависимости от агрегатного состояния вещества. Диэлектрические потерн могут обусловливаться сквозным током или, как указывалось при рассмотрении явления поляризации, активными составляющими токов смещения. При изучении диэлектрических потерь, непосредственно связанных с поляризацией диэлектрика, можно характеризовать это явление поляризации кривыми, представляющими зависимость электрического заряда на электродах конденсатора с даниы.м диэлектриком от приложенного к конденсатору напряжения (рис. 3-1). При отсутствии потерь, вызываемых явлением поляризации, заряд линейно зависит от напряжения (рис, 3-1, а) и такой диэлектрик называется линейным. Если в линейном диэлектрике наблюдается замедленная поляризация, связанная с потерями энергии, то кривая зависимости заряда от напрял<ения приобретает вид эллипса (рис. 3-1,6). Площадь 31 ого [c.44]

В технических электроязоляционных материалах, помимо потерь от сквозной электропроводности и потерь от замедленной поляризации, возникают диэлектрические потери, которые сильно влияют на электрические свойства диэлектриков. Эти потери вызываются наличием изолированных друг от друга посторонних проводящих или гюлуироводящих включений углерода, оксидов железа они значительны даже при малом содержании таких примесей в электроизоляционном материале. [c.45]

Процессы, происходящие в стеклопластике — диэлектрике, объясняются взаимодействием элементарных частиц (электронов, атомов, молекул, ионов) под влиянием электрического поля. По этой же причине происходит смещение и раздвижка отрийа-тельных и положительных зарядов диэлектрика, ориентация их дипольных молекул, т. е. происходит поляризация диэлектрика. При этом могут возникать различные виды поляризации диэлектрика, из которых наиболее общими и характерными являются следующие [c.97]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...