- •1.Классификация электротехнических материалов.
- •2.Зонная теория твердого тела.
- •3.Поляризация и поляризованность диэлектриков. Относительная диэлектрическая проницаемость.
- •4.Электронная поляризация диэлектриков.
- •5.Ионная поляризация диэлектриков.
- •6.Дипольно- релаксационная поляризация.
- •7.Дипольно-сегментальная и дипольно-групповая поляризация.
- •8.Основное уравнение электропроводности. Слабое и сильное электрические поля.
- •9.Удельное обьемное и удельное поверхностное сопротивление диэлектриков.Удельная проводимость диэлектриков.
- •10.Электропроводность жидких диэлектриков.
- •11.Электропроводность твердых диэлектриков.
- •14.Влияние ионизирующих излучений на электропроводность твердых диэлектриков.
- •30.Электрическая прочность жидких диэлектриков. Виды пробоя. Механизм пробоя жидкостей.
4.Электронная поляризация диэлектриков.
Представляет собой упругое смещение и деформацию электронных оболочек атомов и ионов. Центр орбиты электрона смещается на расстояние, которое зависит от напряженности поля E и резонансной частоты атома. Время установления электронной поляризации ничтожно мало (около10-15с), поэтому электронную поляризацию условно называют мгновенной: запаздывания поляризации по отношению к изменению электрического поля не наблюдается. Электронная поляризация происходит без потерь энергии (как бы упругая деформация), в диэлектрике имеется только емкостная составляющая тока. Поляризуемость частиц при электронной поляризации не зависит от температуры, а диэлектрическая проницаемость уменьшается с повышением температуры в связи с тепловым расширением диэлектрика и уменьшением числа частиц в единице объема.
5.Ионная поляризация диэлектриков.
Характерна для твердых тел с ионным строением и обусловлена смещением упруго связанных ионов на расстояния в пределах кристаллической решетки. Наблюдается в твердых телах с ионной кристаллической решеткой. Смещение токов происходит по малым расстояниям за счет упругой деформации решетки. Смещению ионов под действием поля препятствуют упругие силы химической связи. Смещение двух разноименно заряженных ионов приводит к появлению элементарного электрического момента. Сумма таких элементарных моментов, приходящихся на единицу объема, определяет ионный вклад в поляризованность диэлектрика. С повышением температуры расстояния между ионами вследствие теплового расширения материала увеличиваются. В большинстве случаев это сопровождается ослаблением сил упругой связи и возрастание поляризованности диэлектрика. Время установления ионной поляризации — порядка 10-13с.
6.Дипольно- релаксационная поляризация.
Дипольно-релаксационная поляризация зависит от температуры и вязкости жидкости, а также частоты электрического поля. С повышением температуры происходит ослабление молекулярных сил, что способствует ориентации диполей в электрическом поле. В то же время увеличивается энергия хаотического движения молекул, что затрудняет ориентацию диполей и ослабляет поляризацию. Интенсивность дипольно-релаксационной поляризации с увеличением температуры вначале возрастает, а затем, пройдя через максимум, уменьшается. С повышением вязкости жидкости поворот диполей в направлении поля затрудняется; при очень больших частотах приложенного напряжения диполи не успевают ориентироваться в направлении поля и дипольно-релаксационная поляризация также уменьшается. Дипольно-релаксационная поляризация свойственна полярным газам и жидкостям; этот вид поляризации может наблюдаться также и в твердых полярных органических веществах, но в этом случае поляризация обычно обусловлена уже не поворотом самой молекулы, а поворотом имеющихся в ней полярных радикалов по отношению к молекуле.
7.Дипольно-сегментальная и дипольно-групповая поляризация.
Дипольно-сегментальная поляризация обусловлена подвижностью сегментов — отрезков молекулярных цепей, состоящих из десятков и даже сотен и тысяч химических звеньев, и заключается в создании электрическим полем некоторой упорядоченности в положении сегментов, непрерывно совершающих хаотическое тепловое движение. Этот вид поляризации наблюдается при температурах выше температуры стеклования Тс в полимерах как полярных, так и неполярных; у последних — в результате наличия дефектов в молекулярных цепях (карбонильных групп, ответвлений цепей и т.п.). Дипольно-сегментальная поляризация имеет место в аморфных полимерах, а у кристаллизующихся — в аморфных областях, в результате сегментального движения в длинных петлях, свободных концах и проходных макромолекулах.
Дипольно-групповая поляризация наблюдается в полярных полимерах и обусловлена ориентацией полярных групп и боковых ответвлений молекулярных цепей под действием приложенного напряжения. Боковые ответвления участвуют в поляризации, так как имеющиеся концевые метальные группы —СН3 обладают дипольным моментом. Время релаксации t полярных групп и боковых ответвлений меньше t сегментов, поэтому они сохраняют подвижность при температурах, ниже температуры стеклования Tс, когда сегментальное движение отсутствует. В результате меньшего значения t дипольно-групповая поляризация проявляется при более высоких частотах, чем дипольно-сегментальная, поэтому эти виды поляризации иногда называют соответственно высокочастотной и низкочастотной. Характер зависимости поляризуемостей дипольно-сегментальной (αдс) и дипольно-групповой (αдг) от температуры и частоты приложенного напряжения такой же, как и у дипольно-релаксационной поляризуемости αдр разновидностью которой они являются.
