Основные виды поляризации

Различают следующие виды поляризации: электронную, ионную, дипольно-релаксационную, ионно-релаксационную, миграционную, самопроизвольную (спонтанную) и др.

Электронная поляризация представляет собой смешение центра заряда электронного облака относительно центра по­ложительно заряженного ядра под действием внешнего элект­рического ноля (рис. 10.2).

Смещению противодействует кулоновское притяжение элек­тронов к ядру. Электронная поляризация наблюдается у всех видов диэлектриков.

Ионная поляризация возникает вследствие упругого смешения связанных иоинов из положения равновесия на расстояние, мень­шее постоянной кристаллической решетки (рис. 10.3). С повыше­нием температуры поляризованность возрастает, поскольку тепловое расширение, удаляя ионы друг от друга, ослабляет действую­щие между ними силы взаимодействия. Ионная поляризация характерна для кристаллических диэлектриков ионной структуры с плотной упа­ковкой ионов.

 

Дипольно-релаксационная поляризация заключается в повороте (ориентации) дипольных молекул в направлении внешнего элект­рического поля. Дипольные молекулы, находящиеся в хаотическом тепловом движении, ориентируются в направлении внешнего элект­рического поля, создавая эффект поляризации диэлектрика (рис. 10.4).

Время релаксации — это промежуток времени, в течение которого поляризованность диэлектрика после снятия поля умень­шается вследствие теплового движения молекул в е≈2,72 раза от первоначальной. Этот вид поляризации свойствен всем поляр­ным диэлектрикам.

Ионно-релаксационная поляризация обусловлена смещением слабо связанных ионов под действием внешнего электрического по­ля на расстояние, превышающее постоянную кристаллической ре­шетки. При этом виде поляризации возникают потери энергии и по­ляризация заметно усиливается с повышением температуры. Ионно-релаксационная поляризация наблюдается в неорганических кристаллических диэлектриках ионной структуры с неплотной упа­ковкой ионов.

Миграционная поляризация обусловлена наличием в техничес­ких диэлектриках проводящих и полупроводящих включений, слоев с различной проводимостью и т. п. При внесении неоднородных ма­териалов в электрическое поле свободные электроны и ионы прово­дящихся и полупроводящих включений наминают перемещаться в пределах каждого включения, образуя поляризованные области. Процессы установления и снятия миграционной поляризации срав­нительно медленны и могут продолжаться секунды, минуты и даже часы. Этот вид поляризации обычно возможен лишь на низких час­тотах.

Классификация диэлектриков по виду поляризации:

Неполярные диэлектрики. Неполярным ди­электрикам свойственна электронная поляризация. Они применяются как высококачественные электроизоляционные мате­риалы в технике высоких и сверхвысоких частот. К ним относят полистирол, полиэтилен, политетрафторэтилен (фторопласт-4), бензол, воздух и др.

Полярные диэлектрики. В эту группу входят диэлектри­ки, содержащие электрические диполи, которые способны к пере­ориентации во внешнем электрическом поле. В полярных диэлектри­ках кроме электронной наблюдают и дипольно-релаксационную поляризацию. К ним можно отнести поливинилхлорид, эпоксидные смолы, политрифторхлорэтилен (фторопласт-3), полиэтилентерефталат (лавсап), полиметилметакрилат (органическое стекло) и др.

Диэлектрики с ионной структурой. В эту группу входят твердые неорганические диэлектрики с электронной, ионной и ионно-электронно-релаксационной поляризациями. Здесь выделяют две подгруппы материалов в зависимости от величины потерь электрической энергии, расходуемой на поляризацию:

⇐ Предыдущая891011121314151617Следующая ⇒

Поделиться: