Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
Влияние агрегатного состояния вещества на его диэлектрические свойства
В результате взаимодействия атомов между собой образуются молекулы, макромолекулы, домены и другие типы статических и динамических структур, что обусловливает нелинейную зависимость физических свойств веществ от внешних воздействий. При переходе вещества из одного агрегатного состояния в другое изменяются его плотность, вязкость, изотропность и другие физико-химические характеристики. Изменение структуры веществ сопровождается изменением также и их диэлектрических свойств. Возникающие при этом нелинейные эффекты могут быть использованы как механизм чувствительности соответствующих типов измерительных преобразователей. Например, при изменении вязкости и плотности вещества будет изменяться диэлектрическая проницаемость вещества, соответственно, будет изменяться емкость конденсатора, а, соответственно и электрический ток в цепи конденсатора. Достоинством таких измерительных устройств является простота конструкции датчика, высокая чувствительность и быстродействие. Так как плотность газа невелика ( ), то незначительными будут и изменения выходного сигнала емкостного датчика, принцип работы которого основан на управлении свойствами диэлектрика. Для газовых сред механизм поляризации чаще всего электронный или дипольный, поэтому газа возрастает с увеличением диаметра атомов и размеров молекул. Зависимость от температуры и давления определяется изменением концентрации атомов в среде, т.е. зависит от плотности газа: ; , . (6.12) С увеличением давления и уменьшением температуры газообразного диэлектрика емкость конденсатора возрастает. Устройства данного типа применяются для анализа концентрации и состава газовых сред. Для неполярных жидкостей характерен электронный механизм поляризации, поэтому у них диэлектрическая проницаемость почти такая же, как и для газов ( ), При этом, зависимость от температуры аналогична, как и для газов (зависит от ). У полярных жидкостей реализуется дипольно-релаксационный механизм поляризации. Поэтому зависимость от температуры и частоты электрического поля имеет более сложный вид. С увеличением температуры максимум частотной зависимости смещается в сторону высоких температур. На рисунке представлены температурные зависимости диэлектриков, имеющих ионный (а) и дипольно-релаксационный (б) механизмы поляризации. Рисунок 6.7 Температурные зависимости диэлектриков с ионный (а) и дипольно-релаксационный (б) механизмами поляризации.
Диэлектрическая проницаемость твердых тел принимает различные значения в зависимости от структурных особенностей их строения и имеет наибольший перечень механизмов поляризации. Диэлектрическая проницаемость у неполярных диэлектриков минимальная (составляет значения 2 - 5) и мало зависит от температуры. У диэлектриков с ионным механизмом поляризации составляет 5 - 10 и при повышении температуры увеличивается. У полярных диэлектриков = 30 - 50, сильно зависит от температуры и частоты. При повышении температуры и уменьшении частоты увеличивается. Диэлектрики со сложным механизмом поляризации имеют , зависящую от состава и структуры среды. Для расчета диэлектрической проницаемости многокомпонентной среды, например, с параллельным, последовательным и смешанным распределением слоев используют уравнение , (6.13) где - объемное содержание отдельных компонентов в смеси.
Рисунок 6.8 Варианты расположения слоев в диэлектрике.
При параллельном, последовательном и хаотическом расположении слоев в диэлектрике суммарная диэлектрическая проницаемость материала может быть определена с использованием соответствующих соотношений: (6.14) |
Последнее изменение этой страницы: 2019-03-22; Просмотров: 363; Нарушение авторского права страницы