2. Зависимость ε от частоты приложенного напряжения.

В переменном электрическом поле Ε в полярных диэлектриках при повышении частоты f внешнего поля до некоторого значения остается неизменной. Однако при достижении некоторого критического для данного вещества значения частоты е падает и стремится к минимальному значению ε. Такая зависимость вызвана замедленным механизмом релаксационной поляризации, присущей полярным диэлектрикам.

При низкой частоте приложенного поля диполи успевают поворачиваться вслед за изменением направления поля. При частотах выше fkp диполи из-за трения уже не успевают за изменением поля и ε снижается.

Для неполярных диэлектриков, поляризация не связана с процессами трения, е не зависит от f по крайней мере в диапазоне применяемых в технике частот.

1 – полярный диэлектрик; 2 – неполярный диэлектрик

Рисунок 4. Зависимость диэлектрической проницаемости от частоты

3. Зависимость ε от температуры.

Д ля полярных диэлектриков характерна следующая зависимость ε = φ(т). Различимы три области: I - область низких температур - высокая вязкость материала; II - средняя вязкость; III - низкая вязкость размягчения материала, увеличение хаотического теплового движения.

Рисунок 5. Зависимость диэлектрической проницаемости от температуры

В области I с ростом температуры увеличивается подв-ть молекул (частиц, диполей) диэлектриков, тем самым облегчает процесс поляризации и растет ε, которая достигает своего максимума в области II. Однако дальнейший рост температуры с одной стороны, снижает вязкость материала, с другой стороны, возрастает хаотическое тепловое движение частиц материала, которое мешает процессу ориентации диполей, разрушая его. Диэлектрическая проницаемость снижается.

Для неполярных диэлектриков влияние температуры на е незначительно и увеличение может, как уменьшать, так и увеличивать ε.

Зависимость ε от температуры можно учесть через температурный коэффициент диэлектрической проницаемости ТКε:

ТКε = 1/ ε • Δε / ΔТ

4. Потери в диэлектриках

За величину, характеризирующую диэлектрические потери в диэлектриках принимают отношение активной части токов к реактивной. Отношение Iа / Ip = tgσ, то есть тангенсу угла между вектором суммарного тока Iоб и его реактивной составляющей. Безразмерная величина tgσ принята за характеристику материала и называется тангенсом угла диэлектрических потерь.

Произведение ε * tgσ называется коэффициентом диэлектрических потерь. При больших значениях этого коэффициента диэлектрик склонен к перегреву и разрушению за счет выделяемой теплоты.

Д иэлектрические потери зависят от частоты приложенного напряжения и температуры.

1 - полярные диэлектрики 2 - неполярные диэлектрики

Рисунок 6. Зависимость тангенса угла диэлектрических потерь от температуры

С ростом температуры уменьшается удельное электрическое сопротивление диэлектриков и, следовательно, растет ток сквозной проводимости. Нагрев диэлектрика влияет на процессы поляризации. В процессе нагрева сначала происходит увеличение подвижности частиц диэлектрика, что увеличивает количество теплоты, выделяемой за счет трения частиц или их ориентации. Однако дальнейшее увеличение температуры повышает хаотические колебания частиц, препятствующее поляризации. С другой стороны при нагреве снижается вязкость материала и, следовательно, уменьшается трение при ориентации дипольных частиц. Все это приводит к снижению диэлектрических потерь. Суммируя действие всех факторов, связанных с диэлектрическими потерями получаем изображение на рисунке 6 для полярных диэлектриков.

Изменение частоты приложенного напряжения влияет на диэлектрические потери. Частота влияет на потери поляризации. На ток сквозной проводимости f не влияет. Частота практически не влияет и на упругие виды поляризации. Таким образом, релаксационные виды поляризации вызывают изменение диэлектрических потерь при изменении f.

Рисунок 7. Зависимость тангенса угла диэлектрических потерь от частоты

Графическая зависимость tga = φ(f) для полярных диэлектриков повторяет tgσ = φ(Т) для тех же материалов. Это связано с тем, что при Т = const ориентация диполей сначала успевает за изменением полярности приложенного напряжения, а затем, с ростом f, пройдя максимальное значение для tgσ, начинает отставать. Вместо полного поворота вслед за полем диполи начинают колебаться все с меньшей амплитудой, что и снижает уровень диэлектрических потерь.

Значение ТК - справочный параметр, который задается для каждого диэлектрического материала.

При создании приборов и аппаратуры можно управлять характером изменения ε, используя комбинации диэлектрических материалов с различным знаком ТКε.

На е влияет влажность материала. Для всех материалов ε увеличивается с ростом влажности. Особенно чувствительны к влажности диэлектрики.