Виды поляризации диэлектриков
Быстрые поляризации
Это упругие поляризации, которые происходят практически мгновенно, без рассеяния энергии приложенного электрического поля, то есть без выделения тепла в диэлектрике. Быстрые поляризации обусловленные упруго связанными частицами.
Электронная поляризация
Электронная поляризация – это смещение электронного облака относительно центра ядра атома или иона (рисунок 2.2). Наблюдается во всех без исключения диэлектриках. Единственным видом поляризации электронная поляризация является в неполярных диэлектриках. Время протекания поляризации 10-14 – 10-15с.
Рис. 2.2. Упрощенная схема электронной поляризации
У неполярных диэлектриков уменьшается из-за теплового расширения диэлектрика и уменьшения числа частиц в единице объема (рисунок 2.3).
Рис. 2.3. Зависимость диэлектрической проницаемости от температуры для неполярных диэлектриков
Состояния: 1 – твердое, 2 – жидкое, 3 – газообразное
У неполярных диэлектриков на частотах порядка 1014 – 1016 Гц. наблюдается резонансная дисперсия связанная с резонансной поляризацией (рисунок 2.4)
Рис. 2.4. Зависимость диэлектрической проницаемости от частоты для неполярных диэлектриков
Ионная поляризация
Ионная поляризация проявляется в смещении друг относительно друга упруго связанных разноименно заряженных ионов на расстояния меньше периода кристаллической решетки (рисунок 2.5). Время ионной поляризации на 2 – 3 порядка больше электронной поляризации.
Рис. 2.5. Идеализированная схема расположения ионов каменной соли: а — в узлах решетки в отсутствие электрического поля, б — смещенные из узлов на небольшие расстояния при воздействии поля.
Диэлектрическая проницаемость увеличивается с ростом температуры для неорганических стекол различного состава, для керамического материала электротехнического фарфора, содержащего большое количество стекловидной фазы.
Замедленные поляризации
Это релаксационные поляризации, которые происходят не мгновенно, с рассеянием (потерями) энергии приложенного электрического поля, с выделением тепла в материале. Замедленные поляризации обусловленные слабо связанными частицами .
Дипольно-релаксационная поляризация
При дипольной поляризации диполи ориентируются под действием поля.
Увеличение температуры приводит к ослаблению молекулярных сил вследствие чего поляризация может усилиться (рисунок 2.6), но при этом растет энергия теплового движения молекул и ориентирующее влияние поля уменьшается, приводя к спаду проницаемости. Зависимость диэлектрической проницаемости от частоты для жидкого полярного диэлектрика при различных температурах показана на рисунке 2.7. После некоторой частоты диполи не успевают ориентироваться по полю и диэлектрическая проницаемость уменьшается.
Рис. 2.6. Зависимость диэлектрической проницаемости полифенилсилоксановой жидкости от температуры для различных частот
Рис. 2.7. Зависимость диэлектрической проницаемости от частоты жидкого полярного диэлектрика при различных температурах