«Основные электрические свойства диэлектриков»

Основные электрические свойства диэлектриков и их характе­ристики приведены в табл. 8

Таблица 8 Электрические свойства диэлектриков и их характеристики

№	Свойство	Характеристика	Обозначение
1	Поляризация	Относительная диэлек­трическая проницаемость	ε
2	Электропроводность	Удельное электрическое сопротивление	ρ, Омм
3	Диэлектрические потери	Тангенс угла диэлектриче­ских потерь	tgδ
4	Электрическая проч­ность	Пробивная напряженность	Епр, МВ/м

«Поляризация диэлектриков»

Поляризация - это упругое смещение связанных зарядов или ориентация молекул диэлектрика в электрическом поле. Поляриза­ция сопровождается появлением на поверхности диэлектрика свя­занных электрических зарядов.

Способность диэлектрика к поляризации характеризуется относительной диэлектрической проницаемостью

где С - емкость конденсатора с диэлектриком;

С_о - емкость конден­сатора без диэлектрика (в вакууме).

Различают следующие виды поляризации:

• электронная поляризация - упругое смещение и деформация электронных оболочек атомов под действием внешнего поля (рис. 15, а). Она свойственна всем веществам, но играет опре­деляющую роль в неполярных диэлектриках (газообразных, жидких и твердых). Такая поляризация протекает почти мгно­венно (t = 10 ^-15с), без потерь энергии, ее величина не зависит от частоты поля;

• ионная поляризация обусловлена смещением упруго связан­ных ионов в пределах межатомного расстояния (рис. 15,6). Она характерна для веществ с ионным строением, время поляриза­ции невелико (t = 10^-13с), происходит практически без потерь энергии;

• дипольно-релаксационная поляризация заключается в ориентации дипольных молекул под действием сил поля (рис. 15, в). Она присуща полярным диэлектрикам, протекает во времени (t = 10 ^-2с) и сопровождается потерями энергии;

• самопроизвольная (спонтанная) поляризация наблюдается у сегнетоэлектриков. Это вещества, состоящие из наэлектризо­ванных областей - доменов, обладающих электрическим мо­ментом. В отсутствие внешнего поля домены расположены произвольно, и суммарный момент равен нулю. Во внешнем поле происходит переориентация доменов и создается эффект сильной поляризации (рис. 15, г): относительная диэлектриче­ская проницаемость достигает ε = 10⁵.

Рисунок 15 Схема возникновения поляризации: а - электронной, б - ионной, в - дипольно-релаксационной, г - спонтанной (самопроизвольной)

«Влияние температуры на поляризацию диэлектриков»

Изменение относительной диэлектрической проницаемости при изменении температуры характеризуется температурным коэффи­циентом

При электронной поляризации относительная диэлектрическая проницаемость несколько уменьшается с повышением температуры вследствие уменьшения плотности вещества (α_ε<0) (кривая 1 на рис. 16). При ионной поляризации ε с увеличением температуры не­сколько повышается в результате ослабления упругих сил, дейст­вующих между ионами, из-за увеличения расстояния между ними при тепловом расширении (α_ε >0) (кривая 2 на рис. 16). Дипольно-релаксационная поляризация сильно зависит от температуры сре­ды. С увеличением температуры силы межмолекулярного взаимо­действия ослабевают, и дипольные молекулы легче ориентируются во внешнем поле - ε растет. При дальнейшем повышении темпера­туры интенсивное тепловое движение молекул ослабляет ориенти­рующее влияние поля - ε уменьшается (кривая 3 на рис. 16). При самопроизвольной поляризации ее величина растет до определен­ной температуры (T_к - точка Кюри), выше которой сегнотоэлектрик теряет свои специфические свойства (кривая 4 на рис. 16).

Рисунок 16 Температурные зависимости относительной диэлектрической проницаемости при поляризации: 1 - электронной, 2 - ионной, 3 - дипольно-релаксационной, 4 – спонтанной