 |
1.2 Ионная поляризация. 1.3 Дипольно-релаксационная поляризация
|
|
|
|
1. 2 Ионная поляризация
Ионная поляризация характерна для твердых диэлектриков с ионным строением, и обуславливается упругим смещением ионов на расстояния меньшие постоянной решетки.
Наблюдается в веществах кристаллического строения с плотной упаковкой ионов. Время установления поляризации мало и составляет 
с.
Рисунок 1. 3 – Частотная зависимость 
для диэлектриков с чисто электронной поляризацией
С увеличением температуры поляризация возрастает, поскольку температурное расширение, удаляя ионы, друг от друга ослабляет действующие между ними упругие силы, т. е. для ионных соединений характерен положительный температурный коэффициент 
. Для диэлектрика с ионным строением имеет смысл рассматривать температурную зависимость в пределах твердого состояния (см. рис. 1. 4). При расплавлении ионные соединения становятся проводниками второго рода.
Материалы с ионным строением с плотной упаковкой ионов отличаются тем, что их диэлектрическая проницаемость не зависит от частоты изменения поля, так как время установления поляризации очень мало.
Ионная поляризация не сопровождается затратами энергии и поэтому в схеме замещения отсутствует активный элемент – резистор.
1. 3 Дипольно-релаксационная поляризация
Дипольно-релаксационная поляризация связана с ориентацией дипольных молекул, т. е. полярных молекул под действием электрического поля. Она возможна, если молекулярные силы не препятствуют ориентации диполей вдоль поля. Материалы с дипольно-релаксационной поляризацией характеризуются временем релаксации 
, которое фактически является временем саморазряда конденсатора.
|
|
|
Время релаксации – это время в течение, которого ориентация дипольных молекул после снятия электрического поля уменьшается в е раз, т. е. в 2, 7 раза по сравнению с первоначальным значением. Время релаксации является внутренним параметром диэлектрика с дипольно-релаксационной поляризацией, которое существенно зависит от плотности вещества или вязкости вещества. При более высокой температуре вязкость вещества уменьшается и время релаксации уменьшается. C увеличением температуры: с одной стороны молекулярные силы ослабевают и это усиливает поляризацию, а с другой стороны постепенно начинает нарастать тепловое хаотическое движение. Оно разрушает поляризацию.
В результате температурной зависимости наблюдается максимум (см. рис. 1. 6).
Рисунок 1. 4 – Температурная зависимость для диэлектриков с ионной поляризацией
 |
Рисунок 1. 5 – Процесс заряда и разряда конденсатора. Графический способ определения времени методом касательной
Рисунок 1. 6 – Температурная зависимость для диэлектриков с дипольно-релаксационной поляризацией для разныхфиксированных частот 
и 
Максимум для дипольно-релаксационной поляризации наблюдается тогда, когда время релаксации 
будет равно полупериоду действующего поля:
,
где 
– частота изменения электрического поля, Гц.
С повышением частоты максимум в температурной зависимости смещается в область высоких температур, так как большая частота требует меньшего времени релаксации, а меньшее время релаксации может быть получено при более высокой температуре.
Частотная зависимость у диэлектриков с дипольно-релаксационной поляризацией существенно отличается от частотной зависимости диэлектриков с электронной и ионной поляризацией. В данном случае определяется суммарным действием дипольно-релаксационной и электронной поляризаций (см. рис 1. 7).
|
|
|
Рисунок 1. 7 – Частотная зависимость для диэлектриков с дипольно- релаксационной поляризацией
По мере увеличения частоты дипольные молекулы могут не успевать ориентироваться за изменением электрического поля. В этом случае величина диэлектрической проницаемости снижается до уровня электронной поляризации, которая по максимуму не превосходит 2, 5. Этому случаю соответствует определенная граничная частота 
, которую можно найти из выражения:
.
С повышением температуры, например, с 
до 
граничная частота увеличивается, так как при большей температуре вязкость вещества уменьшается и время релаксации также уменьшается. В соответствии с приведенным ранее условием четко видно, что граничная частота должна быть больше.
Данный вид поляризации сопровождается значительными потерями, поэтому в схеме замещения последовательно с емкостью 
включается активный элемент – резистор.
|
|
|
