 |
 |
 |
 |
пышения частоты отдельные виды поляризации выгадают и в интервале частот W*-W гц проявляется только электронная поляриза-
"""Зависимость диэлектрической цраницаемости от температуры цра различных видах поляризации приведена на ,рис. 3. Цри электронной
Состоянии
Гис. 2. Зависимость относительной диэлектрической проницаемости от частоты.
поляризации е не зависит от темшературы. Однако благодаря тепловому расширению вещества количество поляризующихся молекул в единице объема диэлектрика при павышеиии температуры уменьшается и, следовательно, уменьшается е (к,ривая а на рис. 3).
При ионной поляризации зависимость s от температуры различна для разных ма-аазное сериалов. Так, для неоргаш!-ческого стекла и для некоторых типов керамики 8 с ростом температуры возрастает .(кривая б на рис. 3). В некоторых кристаллах, где ионное смещение создает добавочное местное поле (рутил, перов-скит и др.), 8 с ростом температуры уменьшается.
У полярных диэлектриков при низких температурах ди-. поли ориентированы беспорядочно. При повышении температуры вязкость диэлектрика уменьшается, что способствует ориентации диполей и возрастанию 8. При дальнейшем росте температуры усиливаются тепловые колебания мо-
Рис. 3. Зависимость относительной диэлектрической проницаемости от температуры при различных видах поляризации.
лекул, что ухудшает их ориентацию. Таким образом, е сначала возрастает до максимума, а затем убывает (кривая в на рис. 3).
Как уже отмечалось, процесс поляризации и значение диэлектрической проницаемости зависят от природы диэлектрика.
Газы, как цравило, вследствие их низкой плотности характеризуются электронной поляризацией, и их диэлектрическая проницаемость близка к единице.
Жидкие диэлектрики в зависимостя от молекулярного строения могут обладать электронной нли дипольио-релаксационной поляризацией. Первый вид поляризации относится к неполярным или слабополярным жидким ддалектрикам (бензол, толуол, четы-реххлористый углерод), диэлектрическая цроиицаемость которых лежит в пределах 2,25-2,135. Второй вид поляризации относится к полярным (глицерин, совол, кремнийорганичесжие диэлектрики) и сильно полярным жидкостям (вода, спирт, ацетон). Их диэлектрическая проницаемость более 2,25 и для сильно полярных жидкостей достигает 80.
Кривые зависимости е от частоты и температуры для полярных жидкостей имеют максимумы. Диэлектрическая проницаемость иепо-лярных жидкостей от частоты практически «е зависит, а температурная зависимость в определяется только плопностью жидкости.
Твердые диэлектрики в зависимости от их структурных особенностей могут обладать всеми видами поляризации и различными значениями диэлектрической проницаемости.
У твердых нейтральных диэлектриков (па,рафин, полистирол, полиэтилен, алмаз и др), характеризующихся только электронной поляризацией, диэлектрическая проницаемость лежит в пределах 1,90-5,6. У полярных диэлектриков, характеризующихся дипольно-релакса-ционяой поляризацией (орга1ническое стекло, феноло-формальдегид-ные смолы, целлюлоза, полиамид и др.) е меняется в пределах от 3,5 до 6,5.
У кристаллических диэлектриков ионного строения с плотной упаковкой частиц, таких как каменная соль (NaCl) или рутил (ТЮг), е изменяется в широких пределах от 6 до 110.
Такие диэлектрики, как фарфор, щелочные стекла, стеатит и ти-танатовая керамика, в дополнение к упомянутым видам поляризации обладают и релаксационной поляризацией. Это вызывает более сложный характер частотной зависимости е.
Электропроводность диэлектриков
При воздействии иа диэлектрик электрического поля через него протекает очень малый ток, который можно фиксировать лишь очень чувствительными приборами. Этот ток можно представить в виде двух составляющих- поляризаципнного тока и тока сквозной проводимости.
Поляризационный ток является результатом поляризации диэлектрика. В случае электрон1ЮЙ и ионной поляризации он протекает мгновенно н называется т о к о м смещения (см). Ток замедленной поляризации (релаксационной), называемый абсорбционным током (ta6c), л?ожно фиксировать прибсрами и наблюдать его изменение во времени.
Ток сквозной проводимости (inp), иногда называемый током утечки, зависит от частоты диэлектрика.
Таким образом, ток, протекающий через диэлектрик, можно представить в виде суммы
i =кк + авс + inp-
Зависимость каждой составляющей и суммарного тока от времени приложения напряжения (Ig т) приведена на рис. 4.
Электропроводность газов определяется наличием в них ионов или свободных электронов и при малых (напряжениях невелика. Заметное увеличение тока наблюдается при ионизации га-
ча которая может носить характер ударной ионизации при воздействии на газ рентгеновских, ультрафиолетовых и космических лучен, палиоактивного излучения н др.
Виейтральныхжидкнх диэлектриках электропроводность определяется только диссоциацией примесей, а в полярных- диссоциацией самих молекул. С увеличением диэлектрической проницаемости электропроводность жидкостей возрастает.
При повышении температуры интенсивность тепловой диссоциации жидкости возрастает и, следовательно,возрастает ее электропроводность. Эта зависимость 1о<1с выражается следующей формулой:
. а ..
1дГ f
где Y - электропроводность; Т -
абсолютная температура; Л и а - постоянные коэффициенты, характеризующие материал.
В узком интервале температур зависимость электропроводности от температуры может быть выражена следующей формулой:
Рис. 4. Зависимость соста(В-ляющих тока, протекающего через диэлектрик от времени приложения напряжения.
Yo и а Э л е к :
:тропр овод н ость твердых диэлектриков зависит от их химического состава, строения, количества дримесей и может носить ионный, примесный и электронный характер.
В телах кристаллического сирсения с ионной решеткой наибольшая электропроводность наблюдается у кристаллов с одновалентными ионами. Электропроводность органических высокополимерных веществ зависит от их химического состава, степени полимеризации и содержания примесей. Значение электропроводности неорганических стекол определяется в основном химическим составом. Введение в состав стекол окислов тяжелых мегаллов вы.эывает уменьшение их электропроводности. Электропроводность керамических материалов может носить электронный и ионный характер.
Электронная электропроводность свойственна веществам с атомарной кристаллической решеткой п проявляется при низкой температуре. В веществах с ионными решетками при повышенной температуре наблюдается ионная электропроводность.
Зависимость электропроводности твердых диэлектриков от температуры носит экспоненциальный характер:
1-у = Ае г ,
где b - постоянная, определяемая значениями энергии тепловой диссоциацин и перемещения ионов. В слабых полях изменение электропроводности подчиняется закону Ома. В сильных полях, достигающих Ю-10* в/см, наблюдается электронная электропроводность,
подчиняющаяся уже .эакону Пуля:
0 [ 1 ] 2 3 4 5 6 7 8 9