3. Ионные диэлектрики.

К ионным диэлектрикам относятся вещества, имеющие ионную структуру.

К ним относятся соли или щелочи: NaCl, KCl, и т.д.

Примечание: При помещении ионного диэлектрика во внешнее электрическое поле в отличии от полярных диэлектриков будет наблюдаться смещение положительных зарядов по полю, а отрицательных зарядов против поля. Главное отличие в том, что в разумных интервалах температур энергия связи между ионами оказывается больше, чем энергия теплового движения.

Предположим, что плоская пластина помещена во внешнем электрическом поле так, как показано на рисунке 18.6. Дипольный момент пластины в простейшем случае определяется как сумма дипольных моментов отдельных составляющих.

(18.1)

Введем понятие вектора поляризации:

(18.2)

Примечание: При перераспределении зарядов в объеме пластины происходит электризация ее поверхности, причем поверхностная плотность каждой из поверхностей и одна и та же.

Заметим, что в силу определения вектор поляризации параллелен и совпадает по направлению с вектором напряженности внешнего электрического поля. Для слабых полей вектор поляризации линейно зависит от напряженности внешнего электрического поля.

- диэлектрическая восприимчивость, зависит от строения диэлектрика, от способности этого диэлектрика перераспределять заряды во внешнем поле в линейной области.

Получим выражение для напряженности электрического поля внутри диэлектрика, исходя из того, что:

(18.4)

(18.5)

22. Пьезоэлектрический эффект (сокращенно пьезоэффект) наблюдается в анизотропных диэлектриках, преимущественно в кристаллах некоторых веществ, обладающих определенной, достаточно низкой симметрией. Пьезоэффектом могут обладать кристаллы, не имеющие центра симметрии, а имеющие так называемые полярные направления (оси). Пьезоэффектом могут обладать также некоторые поликристаллические диэлектрики с упорядоченной структурой (текстурой), например керамические материалы и полимеры. Диэлектрики, обладающие пьезоэффектом, называют пьезоэлектриками.

Внешние механические силы, воздействуя в определенных направлениях на пьезоэлектрический кристалл, вызывают в нем не только механические напряжения и деформации (как во всяком твердом теле), но и электрическую поляризацию и, следовательно, появление на его поверхностях связанных электрических зарядов разных знаков. При изменении направления механических сил на противоположное становятся противоположными направление поляризации и знаки зарядов. Это явление называют прямым пьезоэффектом. Пьезоэффект обратим. При воздействии на пьезоэлектрик, например кристалл, электрического поля соответствующего направления в нем возникают механические напряжения и деформации. При изменении направления электрического поля на противоположное соответственно изменяются на противоположное направления напряжений и деформаций. Это явление получило

Прямой и обратный пьезоэффект линейны и описываются линейными зависимостями, связывающими электрическую поляризацию Р с механическим напряжением t: P = dt

Данную зависимость называют уравнением прямого пьезоэффекта. Коэффициент пропорциональности d называется пьезоэлектрическим модулем (пьезомодулем), и он служит мерой пьезоэффекта. Обратный пьезоэффект описывается зависимостью: r = dE где r - деформация; Е - напряженность электрического поля. Пьезомодуль d для прямого и обратного эффектов имеет одно и то же значение.

Приведенные выражения даны в элементарной форме только для уяснения качественной стороны пьезоэлектрических явлений. В действительности пьезоэлектрические явления в кристаллах более сложны, что обусловлено анизотропией их упругих и электрических свойств. Пьезоэффект зависит не только от величины механического или электрического воздействия, но и их характера и направления сил относительно кристаллофических осей кристалла. Пьезоэффект может возникать в результате действия как нормальных, так и касательных напряжений. Существуют направления, для которых пьезоэффект равен нулю. Пьезоэффект описывается несколькими пьезомодулями, число которых зависит от симметрии кристалла. Направления поляризации может совпадать с направлением механического напряжения или составлять с ним некоторый угол. При совпадении направлений поляризации и механического напряжения пьезоэффект называют продольным, а при их взаимно перпендикулярном расположении - поперечным. За направление касательных напряжений принимают нормаль к плоскости, в которой действуют напряжения.

Деформации пьезоэлектрика, возникающие вследствие пьезоэффекта, весьма незначительны по абсолютной величине. Например, кварцевая пластина толщиной 1 мм под действием напряжения 100 В изменяет свою толщину всего на 2,3 х 10^-7мм. Незначительность величин деформаций пьезоэлектриков объясняется их очень высокой жесткостью.

23.«Электробезопасность медицинской аппаратуры»

Возможная защита пациента от постоянного тока. Основное требование – недопустимое касание частей аппаратуры находящегося под напряжением. Для этого изолируют части приборов и препаратов, находящихся под напряжением друг от друга и от корпуса аппарата.

Изоляция выполняющая такую роль называется основной или рабочей. Не одна изоляция не обеспечивает безопасность по 2 причинам:

1 Сопротивление приборов и аппаратов переменному току не бесконечно, также оно не бесконечно между проводниками электросети и землей, поэтому при касании человеком корпуса аппаратуры через тело пойдет ток называемый током утечки.

2. Не исключено, что благодаря порче рабочей изоляции (старение, влажность окружающего воздуха) возникают электрические замыкания внутренних частей аппаратуры с корпусом. «Пробой на корпус» и внешняя допустимая часть аппаратуры окажется под напряжением.

При конструировании и создании медицинской аппаратуры необходимо учитывать допустимую силу тока как при нормальной работе, так и в случае ед.напряжения.

Отказ одного из средств защиты от поражения электрическим током допустимые силы токов утечки различают по типам электромедицинских изделий в зависимости от степени защиты этих изделий от поражения током:

Н – нормальная степень защиты, такая степень защиты эквивалентна степени защиты бытовых приборов.

В – повышенная степень защиты, в этом случае необходимо заземление.

В F – изделия с повышенной степенью защиты и изолированной рабочей частью.

СF – Изделия с повышенной степенью защиты и изолированной рабочей частью. К этому типу обязательно относятся в частности изделия с рабочей частью, имеющих электрический контакт с сердцем.

24. Зануление — соединение металлических нетоковедущих частей электрического прибора или устройства с нулевым проводом (нейтралью) питающей трёхфазной электрической сети(PE-проводником или PEN-проводником).  Применяется для защиты от поражения током при замыкании фазы на эти металлические нетоковедущие части.

Принцип действия основан на возникновении короткого замыкания при пробое фазы на вышеупомянутую часть прибора или устройства, что приводит к срабатыванию системы защиты (автоматического выключателя или перегоранию плавких предохранителей).

заземление – это соединение металлического корпуса прибора (той же электроплиты) с землей. Точнее, с проводом, имеющим соединение с землей. Если такое соединение есть, оказавшийся на корпусе заряд (в том числе и заряд статического электричества) «стекает» на землю. При сильном повреждении изоляции происходит короткое замыкание: через заземляющий проводник течет большой ток, что должно вести к отключению автоматов и обесточиванию линии.

Главная опасность, исходящая от любого электрического прибора – конечно же, удар электрического тока. Поражение током может привести к остановке сердца, дыхания или обширным ожогам. Бегущая по проводам опасность подстерегает нас, в основном, по причине нашей собственной беспечности. Не используйте неисправные электроприборы. Если в процессе эксплуатации где-то «заискрило», выключайте тут же, не надейтесь на «авось». Использование неисправного прибора также может привести к пожару.

.2

Нарушение правил эксплуатации – ещё одна причина проблем. Никогда не включайте несколько приборов в одну розетку. Перегрев данной розетки, да и проводки, ни к чему хорошему не приведёт. Не закрывайте вентиляционные отверстия приборов и не допускайте попадания внутрь жидкости или любых металлических предметов. Провод любого прибора должен лежать свободно без изгибов и заломов. На местах заломов образуются разрывы изоляционного материала и, схватившись рукой за такое место, можно получить удар током.

.3

Особая статья повышенной опасности – дети в доме. Их неуёмное любопытство зачастую приводит к печальным последствиям. Изобретатели и экспериментаторы – они находятся в нескольких местах одновременно, и уследить за ними тяжело. Основное правило безопасности здесь звучит так: ребёнок и работающий электрический прибор без контроля взрослых – вещи несовместимые! Не надо включать ребёнку телевизор и оставлять его наедине с мультфильмами, а самим заниматься домашними делами. Где гарантия, что в следующий момент ему не придёт в голову поиграть в пожарного и представить, что горит этот самый телевизор? Детское воображение очень живо и безгранично. Объясняйте и рассказывайте ребёнку, чем могут закончиться такие игры.

.4

Следуйте правилам безопасности, следите за исправностью техники!