Диэлектрик как среда электрического поля

ГЛАВА ВТОРАЯ ФИЗИКА ДИЭЛЕКТРИКОВ 2-1. ДИЭЛЕКТРИК КАК СРЕДА ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ [c.19]

ДИЭЛЕКТРИК КАК СРЕДА ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ [c.12]

Показать, что энергия электрического поля в среде, введенная в электродинамике, должна рассматриваться как свободная энергия системы (диэлектрик во внешнем электрическом поле). [c.109]

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]

Рассмотрим в этом параграфе термодинамические свойства поляризующихся сред (диэлектриков), помещенных во внешнее электрическое поле Е. Как известно из электродинамики, полная элементарная работа, совершенная источниками электрического поля при изменении вектора индукции на Я), отнесенная к одному молю для [c.79]

Для формообразующих операций электроискровая обработка широко применяется. В этом случае необходимо обеспечить как строго определенные длительность и амплитуду разрядных импульсов, так и точное регулирование искрового (межэлектродного) зазора. Разрядные импульсы, генерируются в основном двумя способами либо при помощи импульсного вращающегося генератора, обеспечивающего получение стабильных импульсов напряжения требуемой длительности, частоты и амплитуды, либо при помощи релаксационной цепи, в которой имеется накопительная емкость релаксационной цепи, заряженная от источника постоянного тока до такого напряжения, при котором между деталью и инструментом произойдет искровой разряд. В обоих случаях оба электрода (деталь и инструмент) погружаются в диэлектрическую жидкость, как правило, керосин. При увеличении напряжения между электродами растет напряженность электрического поля в диэлектрике (рабочей среде). Происходит электрический пробой диэлектрика, последний ионизируется, образуется плазменный канал с высокой электрической проводимостью. Температура в канале плазмы находится в пределах 10 ООО—50 000° С. [c.312]

Под влиянием статического электромагнитного поля заряды в диэлектрике не могут свободно двигаться через среду, как в проводнике — они только смещаются, причем отрицательные заряды смещаются по направлению к положительно заряженной поверхности, а положительные к отрицательно заряженной поверхности. В результате на поверхности образуется заряд, плотность которого постоянная по всему сечению и равна Р. Величина Р называется вектором поляризации. Кроме зарядов, связанных с поляризацией (их называют связанными зарядами), существуют еще свободные заряды, распределение которых определяется напряженностью внешнего электрического поля Е. Суммарная величина, определяемая совокупностью зарядов, называется электрической индукцией О [c.195]

Процесс изменения поляризации молекул полимера при изменении напряженности внешнего электрического поля имеет много общего с процессом изменения деформации полимеров при изменении внешних механических напряжений. Это сходство обусловлено общим характером развития деформации полимеров и поляризации его молекул. Подобно тому, как высокоэластическая деформация полимеров возникает вследствие ориентации отдельных участков гибких цепных молекул под влиянием механических сил, так и поляризация полярных диэлектриков возникает вследствие процессов ориентации полярных групп в молекулах, вызванных действием электрических сил. Оба процесса ориентации тормозятся силами взаимодействия между молекулами (т. е. вязкостью среды) и с соседними участками молекулы, преодоление которых требует времени. Скорость поляризации, так же как и скорость деформации зависит от температуры и частоты внешнего силового поля (соответственно электрического или механического). [c.132]

Представим себе две группы физиков-экспериментаторов, которые оборудовали свои лаборатории в двух инерциальных системах S и S и независимо проводят электромагнитные эксперименты. Посредством электрически заряженных пробных тел и магнитных компасных стрелок физики в системе S определяют векторы электрического поля Е и магнитного поля Н как функции координат X и /. Аналогичным способом физики в системе S определяют векторы электрического и магнитного полей Е и Н как функции координат х и Кроме того, обе группы физиков могут независимо друг от друга измерить плотности заряда р и р в S и S соответственно. В данной главе мы рассмотрим только электромагнитные явления в вакууме, где существует лишь один тип электрического тока — конвективный, не касаясь электромагнитных явлений ни в проводящих средах, ни в диэлектриках, ни в магнетиках. Следовательно, плотности тока в S и S равны ри и р и, где и и и — скорости движения зарядов в 5 и S соответственно. Все зти величины — определенные функции от пространственных и временных координат в S и [c.108]

Пусть полубесконечный диэлектрик в области 2 О, соприкасающийся с вакуумом, существующим в области г > О, характеризуется плотностью поляризации Р(г, /), содержащей как линейную, так и нелинейную части. Нелинейная поляризация определяется нелинейной поляризуемостью единичной ячейки (см. [6]). Пусть нелинейная поляризация 1-й ячейки равна Г ). Если мы имеем N ячеек в единице объема, то плотность нелинейной поляризации равна Р (г, t) = г). В самом общем случае при наличии падающего поля Е г, t) полное электрическое поле в какой-либо точке г среды может быть записано в виде [c.373]

В [96] предложено использовать эффект Керра для бесконтактного оптического измерения распределения асимметричного электрического поля в жидких диэлектриках между электродами различной формы. Как известно, в электрическом поле жидкости в той или иной степени становятся средами с двойным лучепреломлением, т, е. показатели преломления жидкости для света, поляризованного вдоль электрического поля и перпендикулярно к нему, отличаются на некоторую величину Ап = кВЕ , которая зависит от длины волны излучения постоянной Керра В и напряженности электрического поля Е. Таким образом, суммарный фазовый сдвиг б между параллельно и перпендикулярно поляризованными компонентами зондирующего излучения после прохождения объекта будет пропорционален интегралу от Е по прямой, т, е, проекции [c.100]

В. А. Фок и Н. Н. Семенов, изучавшие явления пробоя диэлектриков, теоретически доказали возможность электротеплового пробоя в идеально однородном диэлектрике, в котором нет никаких мест с заранее повышенными потерями. В своих расчетах они приняли образец диэлектрика в виде пластины бесконечно большой площади между такими же электродами. Это дало возможность рассматривать только среднюю часть пластины со строго однородным электрическим и тепловым полем и пренебречь краевыми условиями, искажающими поле. Очевидно, что в таком случае всю теплоотдачу от диэлектрика в окружающую среду надо считать через толщу диэлектрика на электроды, так как тепловое сопротивление на торцы будет бесконечно велико. Увеличение толщины диэлектрика при этом сильно ухудшает условия охлаждения, в силу чего должна снижаться электрическая прочность, что и наблюдается в действительности. Пробивное напряжение при этом растет медленней, чем толщина. Согласно теории В. А. Фока и Н. Н. Семенова действующее значение пробивного переменного напряжения твердого диэлектрика в киловольтах определяется следующим уравнением [c.74]

В реальных условиях большинство операций электроискровой обработки осуществляется при электродах, погруженных в жидкий диэлектрик (минеральные масла, керосин), загрязненный различными токопроводящи.ми включениями. Кроме того, частицы, вырванные из электродов при искровом разряде, попадая в жидкую среду, охлаждаются и загрязняют пространство около электродов коллоидальными взвесями металла. Эти взвеси, а также продукты разложения жидкого диэлектрика, во время подготовительных фаз разрядов втягиваясь действием поля в межэлектродный промежуток, располагаются вдоль силовых электрических линий, образуя своеобразные токопроводящие мостики . Очень быстрый нагрев и последующий взрыв одного из таких токопроводящих мостиков вызывает местное газообразование в жидкости, ионизацию некоторого количества молекул и, как следствие, возникновение разряда. [c.34]

Все электроизоляционные материалы — диэлектрики в рабочем режиме являются средой электрического поля. Диэлектрики вместе с токопроводящими металлическими деталями, находящимися под разными потенциалами, образуют конденсатор, схематически показанный на рис. 2-1. Металлические обкладки — электроды — или обе изолированы от земли, или одна из них заземлена, что не меняет схемы принципиально. В идеальной среде электрического поля с электропроводностью, равной нулю, при приложении переменной разности потенциалов к электродам при возникновении электрического поля через диэлектрик Рис. 2-1. Твер-будет проходить только емкостный ток, дый диэлектрик реактивный, не вызывающий выделения между элек-тепла. Как известно, величина емкостно- тродами. го тока определяется формулой [c.19]

Коэффициент d (пьезомодуль) у одного и того же диэлектрика одинаков как для прямого, так и для обратного пьезоэффекта. В качестве пьезоэлектрических применяются материалы с ярко выраженными пьезосвойствами пьезоэлектрические монокристаллы и пьезокерамика. Обычная сегнетокерамика как изотропная среда не обладает пьазосвойствами. Для придания этих свойств сегнетокерамику поляризуют выдерживают в нагретом состоянии в сг льном постоянном электрическом поле [33, 34]. В итоге векторы спонтанной поляри-зованности доменов внешним полем ориентируются, из изотропного тела керамика превращается в анизотропное, обладающее устойчивой остаточной поляризованно-стью Рй, направление которой определенд поляризующим полем. Это приводит к появлению пьезоэффекта. [c.558]

Электрохимический пробой (электрическое старение) обусловлен медленными изменениями химического состава и структуры диэлектрика, которые развиваются под действием электрического поля или разрядов в окружающей среде. Время ра )нптия электрохимического пробоя составляет 10 — 10 с и называется временем жизни диэлектрика. С увеличением напряжения или температуры как правило, уменьшается Процесс электрохимического пробоя развивается в электрических полях, значительно меньших, чем электрическая прочность диэлектрика. [c.171]

Явление теплового пробоя сводится к разогреву материала в электрическом поле до температур, соответствующих расплавлению и обугливанию. Электрическая прочность при тепловом пробое язляется характеристикой не только материала, но и изделия из него, тогда как электрическая прочность при электрическом пробое служит характеристикой самого материала. Пробивное напряжение, обусловленное нагревом диэлектрика, связано с частотой напряжения, условиями охлаждения, температурой окружающей среды. Кроме того, электротепловое пробивное напряжение зависит от нагревостойкости материала органические диэлектрики (например, полистирол) имеют более низкие значения электротеп-ловых пробивных напряжений, чем неорганические (кварц, керамика), при прочих равных условиях вследствие их малой нагрев -стойкости. [c.69]

С точки зрения классической электромагнитной теории ВРМБ можно рассматривать как процесс параметрического усиления упругой волны с частотой й и холостой электромагнитной волны с частотой со—й за счет энергии мощной электромагнитной волны накачки с частотой со. Поясним это. При больших значениях напряженности электрического поля световой волны становится существенным не только влияние создаваемых упругой волной оптических неоднородностей на распространение света, но и влияние света на оптические параметры среды. Такое влияние обусловлено, в частности, явлением электрострикции в электрическом поле в диэлектрике возникает дополнительное давление, пропорциональное квадрату напряженности электрического поля Пусть, например, в [c.499]

Исследование электрических свойств газа представляет не только научный, но и большой практический интерес. Любая электрическая- установка в обычных условиях окружена газообразной (воздушной) средой, поэтому от поведения этой среды в электрическом поле существенно зависит работа самой установки. К 1азу как к диэлектрику предъявляется ряд требований, необходимых для нормальной работы различных, электрических установок малая удельная проводимость V. малый угол диэлектрических потерь (см. гл. 4), высокая электрическая прочность (см. гл. 5), низкая температура конденсации, невоспламеняемость, химостойкость и нагревостойкость, отсутствие токсических свойств, а также простота и дешевизна производства и легкость утилизации при повторном использовании. [c.67]

Как известно, действле сил электрического поля на заряженные частицы диэлектрика происходит (применяя аналогию, введенную еще Фарадеем) так, как будто силовые трубки стремятся укоротиться в направлении поля и расшириться в направлении поперек поля. Внутри однородного диэлектрика эти усилия взаимно уравновешиваются они проявляются лишь на поверхностях раздела различных сред. [c.158]

Среди диэлектриков, используемых в электронных компонентах, видное место занимают ионные неполярные твердые диэлектрики и в особенности ионные кристаллы, такие, как галогены щелочных металлов (например, Na l, Nal, Li l, LiBr,. ..). Ионные неполярные диэлектрики в общем случае содержат более одного вида атомов, но не имеют постоянных диполей и проявляют как ионную, так и электронную поляризуемость. Что касается их структуры, то для нее характерно регулярное трехмерное чередование положительных и отрицательных ионов поэтому кристалл в целом не имеет дипольного момента. Однако во внешнем электрическом поле решетка из положительных ионов смещается относительно решетки из отрицательных ионов, что приводит к ионной поляризации. Кроме того, оба типа ионов проявляют электронную поляризацию, так что полная плотность поляризации представляется в виде суммы поляризаций от этих двух вкладов [c.29]

В работах [6, 7] исследовалось поведение поверхности жидкого диэлектрика (магнетика) в нормальном к поверхности постоянном электрическом (магнитном) поле. При напряженности поля, превы-шаюш,ей некоторое критическое значение, плоская поверхность диэлектрика (магнетика) становится неустойчивой — реализуется так называемая неустойчивость Тонкса—Френкеля. Нелинейный анализ, проведенный в [6, 7], для этой задачи привел к амплитудным уравнениям, в точности совпадающим с (4.2.35)-(4.2.37), если в последних провести замену (р2 — рг)/ р2 + Pi) на (г — )/ + 1), где s — диэлектрическая проницаемость диэлектрика, в магнитном случае вместо е следует взять ц — магнитную проницаемость среды. Как и в рассматриваемой задаче, слагаемые третьего порядка дают вклад в амплитудное уравнение только при наличии случайного малого параметра (( - 1)/(е + 1) < 1). [c.175]

Ка в виде пластинки бесконечно большой площади между такими же эле1Хгродами, Это дало возможность рас-ематривать только среднюю часть пластинки со строго однородным электрическим н тепловым полем и пренебречь краевыми условиями, искажающими поле. Очевидно, что в таком случае всю теплоотдачу от диэлектрика в окружающую среду надо считать через толщу диэлектрика на электроды, так как тепловое сопротивление на торцы будет бесконечно велико. Увеличение толщины диэлектрика должно вызывать теперь ухудшение условий охлаждения и в силу этого снижать электрическую прочность, что и наблюдается в действительности. Расчеты В. А. Фока показали, что в вышеуказанных условиях электротепловой пробой твердых диэлектриков теоретически вполне возможен. Согласно теории В. А. Фока, пробивное напряжение твердого диэлектрика при переменном токе определяется следующим уравнением [c.87]

Поле с напряженностью 1 возникает под действием свободных электрических зарядов Qf на электродах (см. рис. 2-1-2). Поле с нацряженностью 2 создается на внутренней поверхности сферы свободными концами молекул, находящихся вне сферы К. Диэлектрик за пределами сферы рассматривается как равномерно поляризованная сплошная среда. Поле с напряженностью 3 вызвано воздействием молекул, находящихся внутри [c.84]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...