Анализ основных свойств диэлектрических материалов. Изучение электрических свойств диэлектрических материалов

угла диэлектрических потерь для этого материала, удельные потери Р, коэффициент диэлектрических потерь e_e". Получить выражение для комплексной диэлектрической проницаемости  на частоте 1 МГц, если диэлектрическая проницаемость материала e=2.8. При расчете полагать, что потери в диэлектрике обусловлены его электропроводностью.

Тангенс угла диэлектрических потерь определяется по формуле:

,  при r=10¹¹ Ом*м, тогда .

Удельные потери P:

Коэффициент диэлектрических потерь e_e" определяется как:

Выражение для комплексной диэлектрической проницаемости имеет вид:

.

          4. На рис.4 изображен участок печатной платы изготовленной на основе фольгированного гетинакса. Определить сопротивление изоляции R_из между проводниками 1 и 2, если l=15 мм; а=1 мм; b=2 мм. Удельное поверхностное сопротивление гетинакса r_s=10⁸ Ом. Какой максимальный ток I_max может быть пропущен по проводнику 2, если толщина медной фольги Y=50 мкм, а допустимая плотность тока на прямолинейных участках i_доп=20 А/мм²? Можно ли такой ток пропускать по проводнику 1? Каким будет падение напряжения DU на участке проводника 2 длиной l при прохождении по нему максимального тока? Чему равна выделяющаяся в печатном проводнике мощность Р_пп?

2.Анализ рассматриваемых материалов.

Гетинакс.

Гетинакс – слоистый материал получаемый посредством горячей прессовки бумаги и последующей пропиткой бакелитом.

Гетинакс обладает электронной и дипольно-релексациооной поляризациями. Электронная поляризация обусловлена упругим смещением и деформацией электронных оболочек атомов и ионов. Этот вид поляризации не связан с потерей энергии. Изменение диэлектрической проницаемости диэлектрика с электронной поляризацией при изменении температуры обусловлено лишь изменением его плотности. Поэтому наиболее существенной для гетинакса является дипольно-релаксационная или дипольная поляризация. Дипольная поляризация связана с тепловым движением частиц. Этот вид поляризации возможен, если молекулярные силы не препятствуют диполям ориентироваться вдоль поля. С увеличением температуры молекулярные силы ослабляют вязкость вещества, что должно усиливать дипольную поляризацию, однако в тоже время возрастает энергия теплового движения молекул, что уменьшает ориентированное влияние поля. В бумаге, как основном составляющем гктинакса (в твердом полярном органическом веществе) поляризация обусловлена не поворотом самой молекулы, а поворотом имеющихся в ней радикалов по отношению к молекуле. Полярность гетинакса объясняется наличием гидроксильной группы ОН. Вид зависимости тангенса потерь от частоты объясняется графическим сложением графиков потерь на электропроводность и на поляризацию (рис. 2).

Рис.1. Зависимость диэлектрической            Рис.2. Зависимость тангенса угла                                    Проницаемости гетинакса от частоты                        диэлектрических потерь от частоты

Рис.3.Зависимость тангенса угла диэлектрических потерь от температуры для гетинакса.

Радиофарфор.

Радиофарфор представляет собой керамический материал.

Любой керамический материал представляет собой сложную многофазную систему. В составе керамики различают кристаллическую фазу, стекловидную и газовую (газы в закрытых порах).

У полярных диэлектриков в области низких температур, когда вещество обладает большой вязкостью или даже находится в кристаллическом состоянии, ориентация дипольных молекул невозможна или, во всяком случае, затруднена. При повышении температуры возможность ориентации диполей облегчается, вследствие чего относительная диэлектрическая проницаемость существенно возрастает. Однако при еще более высоких температурах вследствие усиления хаотических тепловых колебаний молекул степень упорядоченности ориентации молекул снижается, поэтому ε, пройдя через максимум, уменьшается .

Радифарфор помимо электронной и чисто ионной обладает еще и релаксационной поляризацией, поэтому с повышением частоты и уменьшением влияния релаксационной поляризации ε этих материалов заметно понижается. Т.е. у полярных диэлектриков при повышении частоты ε сначала также остается неизменным, но начиная с некоторой