- •Что представляют собой диэлектрик, диэлектрический материал, электроизоляционный материал?
- •Каким образом диэлектрик реагирует на электрическое поле?
- •Каким образом диэлектрик реагирует на магнитное поле?
- •Каким образом диэлектрик реагирует на нагрев?
- •Каким образом диэлектрик реагирует на механические напряжения?
- •Природа поляризации диэлектриков.
- •Электрическое поле в диэлектрике. Модель Лорентца.
- •1 5. Как можно идентифицировать дипольную поляризацию?
- •16. Миграционная поляризация. Природа, характерные зависимости.
- •17. Зависимость дебаевских e’ и e” от внешних условий.
- •18. Природа электропроводности диэлектриков.
- •19. Природа электропроводности жидких диэлектриков. Характерные зависимости.
- •20. Природа электропроводности твердых диэлектриков. Характерные зависимости.
- •21. Ионная электропроводность твердых диэлектриков. Характерные зависимости
Каким образом диэлектрик реагирует на механические напряжения?
Механическое напряжение Х приводит, главным образом, к возникновению деформации в твердых диэлектриках: . Прямая пропорциональность и представляет собой известный закон Гука, который выполняется для небольших механических напряжений, когда деформация является упругой и обратимой. Параметр называется упругой податливостью.
Особыми свойствами обладают нецентросимметричные диэлектрики: в них при воздействии механического напряжения возникает прямой пьезоэффект – поляризованность, пропорциональная механическому напряжению: . Параметр называется пьезоэлектрической константой давления.
Следовательно, линейный электромеханический эффект (пьезоэффект) может быть как прямым, так и обратным. В то же время квадратичный электромеханический эффект (электрострикция) не имеет механоэлектрического аналога: в диэлектрике с центросимметричной структурой никакие механические напряжения не могут вызвать электрическую поляризацию.
В ферромагнитных диэлектриках возможен пьезомагнитный эффект , аналогичный пьезоэлектрическому эффекту. При упруготепловом эффекте вследствие механической деформации диэлектрика изменяется его температура. Величина этого эффекта обычно невелика.
Из перечисленных явлений, возникающих в диэлектриках при воздействии на них механических напряжений, наибольшее значение имеет пьезоэффект, который находит в настоящее время широкое техническое применение.
Природа поляризации диэлектриков.
Явление поляризации сводится к изменению положения в пространстве
частиц диэлектрика, имеющих электрический заряд того или иного знака, в результате
чего каждый макроскопический объем диэлектрика приобретает некоторый наведенный
(индуцированный) электрический момент, которым этот объем диэлектрика до
воздействия внешнего электрического поля не обладал.
В поляризации, как и в электропроводности, могут участвовать различные частицы, смещение которых при приложении к диэлектрику электрического поля или по другим причинам приводит к появлению электрического момента. К ним относятся электроны, смещающиеся в электрическом поле из равновесного положения в атомах или молекулах; ионы, отклоняющиеся при воздействии электрических полей или механических деформаций из равновесного состояния в молекулах или узлах решетки; диполи (полярные молекулы или молекулярные группы – радикалы), изменяющие свою ориентацию при приложении электрического поля, а также другие заряженные или полярные группы в диэлектриках ( «макродиполи»), изменяющие свою локализацию или ориентацию таким образом, что в диэлектрике возникает электрический момент. Следовательно, в соответствии с различной природой заряженных частиц, образующих в диэлектрике электрический момент, поляризация делится на: электронную, ионную и дипольную. Различие механизмов образования электрического момента во внешнем поле позволяет разделять поляризацию на упругую, прыжковую и объемно зарядную. Различное структурное положение электроны, ионов или диполей в диэлектриках дает возможность выделить поляризацию собственную, примесную и поляризацию неоднородных диэлектриков.