книги из ГПНТБ / Воробей З.Ф. Физика диэлектриков. Диэлектрики в постоянном электрическом поле конспект лекций

Вопросы к

р а з д е л у

6

1 .

Приведите примеры

ионных

диэлектриков с невысоким •

значением диэлектрической

проницаемости?

2 .

Что

такое оптические и акустические колебания ионов?

3. Р а с с ч и т а й т е диэлектрическую проницаемость ионных

кубических

кристаллов?

4 .

Как

зависит диэлектрическая проницаемость ионных к р и ­

сталлов

от

температуры?

5.

Опишите свойства радиотехнической керамики .

6.

Поляризация полярных к р и с т а л л о в .

-

131

-

Р А З Д Е Л

V

ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ

даэжсгриков

§ 45. Общее понятие о электропроводности

Электропроводностью

называется

общее для в с е х

веществ

овойство

проводить электрический ток под действием

неизменяюще­

г о с я

во

времени электрического п о л я . В переменном

электрическом

поле

к току

электропроводности

> добавляетс я ток смещения. С о с т а ­

вляющая

ток а

смещения в

диэлектриках , обусловленная медленной

поляризацией,

называетс я

током абсорбции. Поэтому

при включении

образца на постоянное напряжение в

первые

моменты

протекают оба

тока и

только

лишь после

т о г о , ка к

процесс

поляризации у с т а н о ­

в и т с я ,

о с т а е т с я составляющая тока

электропроводности . На p*u. 4Ü

показано изменение т о к а ,

текущего

через диэлектрик во времени .

РиС.40

Количественной

мерой

электропроводности

я в л я е т с я

удельная проводимость' ]f

• Удельная ароводимость

я в л я е т с я

макроскопической хщ

теристикой

диэлектриков

(и

других

в е щ е с т в ) . Физический

см||рл этой

величины можно выяснить

следующим образом .

-

132

-

По

закону Оі-іа плотность тока j

пропорциопальна

н а п р я ­

женности

поля

£ .

Коэффициентом

пропорциональности

я в л я е т с я

•

.••дьлыігл

проиоды..ость

и другой

стороны,

плотность

тока

равна

тому

з а р я д у ,

который,

п е р е с е к а е т

сдкніцу. сечения

д о в о д я щ е г о

т е л а

в единицу

в р е м е -

"Р

j

= п0дѵ.

-

'

;.;дьсь

П0-

і.окцентруцил

носителей

з а р я д а ;

g

-

ііелшшйа

з а р я д а ;

и

- с к о р о с т ь

псигргуіяеішого

движения

носителей

з а р я д а ,

•

которую он приобретает в поле

с напряженностью £ .

ііріфчиіше...;

правые

части

э т ь х

р а в е н с т в

и запишем

чему

р а в н о /

9ГКѴ

=

f£

,

0

Г = дпе

jf ;

г

--

gn.ui

U -

подвижность

носителя,

т . е . с к о р о с т ь ,

которую

заряженная

частица приобретает

в поле

с

единичной

напряженностью.

TUK:LM образом, удольлая проводимость равна

з а р я д у ,

к о т о ­

рый и

единицу

врсысш; п е р е с е к а е т

единицу сечения

образца

при

СДО.Ш.ЧНОІІ

папря;;сешгас'і и

п о л я .

Носителями з а р я д о в

диэлектриках

могут'

быть

электроны,

И О Н : ', К

Г.ІОЛИОІШ .

•

.

Эла'.тропрэводность «обусловленная передвижением

в

веществе

свободных

электронов,' называется электронной

электропроводностью,

Ол^і.іроііроіюдьость,. обусловленная

передвижением

в "веществе

свободных

го "с в, насыщается

ионной

н>наконец,

если

переыеща-

iGvc.-i i.;o.ä!,o!u:,

элсктропрсзсдаость - будет -называться 1 молионной.

і.ісл::о::

-

ото зкдакешшн коллоидная частица .

.'

s

'.'а;,ч.:м

о л е к т р о п р о л о ^ о с т ь д і э л е к т р и к о в

различного

а г р е -

-

133

-

§

46.Электроііроводпость

г а з о в

Неполярные и полярные газы при невысокой

напряженности

поля являются хорошими диэлектриками .

Под влиянием внешних ионизирующих факторов

небольшая

часть молекул

ионизирована

и з а

счет

них г а з

проводит

э л е ­

ктрический т о к . Внешними ионизирующими факторами, которые

действуют постоянно, являются космические лучи

іі р а д и о а к т и в ­

ное

излучение

земли.

Под их влиянием ионизация

происходит

во

всем объеме

г а з а ,

поэтому э т о т

процесс называется

объем­

ной ионизацией. Объемная ионизация происходит

также под

в л и ­

янием рентгеновских

лучей,

нагреванием г а з а

и

т . д . Реакцию

ионизации г а з а

з а счет

внешнего

иош-.зпрующего

воздействия

іѵюжио себе представить следующим

образом: 0г

+

h и

~~ 0г

-

е,

Электрон гложет существовать в свободном состоянии, -но молсет

также присоединиться к молекуле электроотрицательного

г а з а ,

-

при

этом о б р а з у е т с я

отрицательный

ион,

0г

+ е -

Ог •

Наряду с процессом ионизации в

г а з ь протекает

u

обратный

процесс - рекомбинация, т . е . воссоединение электрона

и п о ­

ложительного иона .иди

положительного

и отрицательного

ионов

•

с образованием

нейтральных

молекул

0*+е

-

Oz + hv

,

В р е з у л ь т а т е действия

двух

встречных

процессов

-

ионизации

и рекомбинации.

- у с т а н а в л и в а е т с я

некоторая

постоянная

концентрация заряженных частиц

в

г а з е .

При нормальных условиях в воздухе имеется около GÜÜ нар

ионов в кубическом сантиметре .

УТІІІ.ЧІ

ПОІЦИІЬ

И

ооус.\о.ш;иаиhu-

электропроводность, в о з д у х а .

В. других

г а з а х эта

равновесная,

концентрация

и н а я .

§

47.Подвинность

заряженных ч а с т и ц

в

г а з е

Удельная

гіроводимость г а з а

определяется

ооычной

форму­

лой

где

У -

з а р я д

носителей

(чаще

в с е г о

и о н о в ) ;

По- концентрация ионов в

г а з е ;

U. -

подвижность

н о с и т е л е й .

Выясним, от

каішх

параметров г а з а

зависит

подвижность

носителей в нем. Под действием электрического

поля

заряженная

частица

ускоряется, проходите

свободно

некоторый

путь

Я , к о ­

торый

называется длиной

свободного п р о б е г а . В конце

этого

пути

заряженная

'частица

с т а л к и в а е т с я

с

нейтральной

молекулой,

теряет энергию,

затем

снова у с к о р я е т с я

и т . д .

Воспользовав ­

шись

известными

законами

механикіуэассчитаем скорость

частицы,

электрон

молекула

Р и с . 4 0

Средняя

скорость

V

- ^° *, YF

-,

Va

- О,

'

Ï - время, в течение которого заряженная частица проходит

путь Л

. Это время определяется скоростью теплового хаот-и-

ч е с к о г о

дчшіеппя,

а

поэтому L

-

—

•-

-

138

-

.

При

ооичных

рабочих

условиях

г а з р а б о т а е т

в условиях насы ­

щения

і: при

этом он

я в л я е т с я

хорошим

диэлектриком.

§ 49Электропроводность

жидких

диэлектриков

Хорошо

очищенные

етідкие

диэлектрики

имеют небольшую

\

удельную' электропроводность .

Однако, реальные

жидкости

( тран^

сформаторное масло, органические растворители) содержат

п р и - \

поен, поэтому

их

удельная

проводимость не

я в л я е т с я константой

т . к .

з а в и с и т ' о т

пріфоды примесей

и

их

количеств а

. Влага

в

этом

случае

я в л я е т с я

также ,иримесью,

которая

р е з к е уволичи -

•вает удельную.проводимость'.жидких

диэлектриков .

. В свяоп

с э х ш

.для я і д к к х диэлектриков

различают

с о б с т в е н ­

ную к

прнлесную

электропроводности .

§ 50 . Собственная

электропроводность

лиідішх

диэлектриков

Собственная

электропроводность

жидких диэлектриков

обусловлена

деккскизы

КОИОЗ4

образовавшихся

и з - з а диссоциа ­

ции

ег о і.юлекул.

Степень ДЫССОЦІІОЦІІ. чотноічеыге -і;.сла дкссоцикроваішых

молекул к общему числу ілолегул в кидкостк)

зависит от

д и э ­

лектрической прогащаекости . .Чем больше диэлектрическая ітрони-

цскалосѵъ

зддкото

дц-злоктрыкг,

тем

больше

степень

диссоциа -

s,

КоличесѵвешіОй

зирадоыге

доя лоішой

электропроводности

^.дкост:-; пол/чаіот La

осноьгш.:: предо гадлршШ

о характере

теллооол'о

Л"і::;сг;^л

у.

ы.Гі.

"

'

КЫОТІ,4«scK&» теория ;лйкос ѵ ей

была р а а в и і ф i î , ФРМІКМШ/І.

Cov - чи'о і:одо:^і:;*,і О-А'СЙ теории зоклхпавдег! s

аяед^твщем.

Часть

- .

-L.o.isiv-u: .;.ЭД':ост-. ежзк-а

с

-сосе-дкиш іюявфіею

.