Исследование зависимости удельных объемного и поверхностного сопротивления диэлектриков от температуры и влажности. Исследование свойств пьезоэлектриков. Исследование магнитных характеристик ферритов и магнитодиэлектриков, страница 8

ки).  Поляризация, связанная с таким перемещением ионов, устанавливается в течение некоторого времени после воздействия электрического поля, т.е. изменения поляризации происходят с некоторым запаздыванием по отношению к изменению поля. Такая поляризация называется ионно-релаксационной.

В материалах с молекулярной структурой (органические полярные диэлектрики) возможна частичная ориентация или поворот отдельных молекул, или радикалов относительно молекул под действием электрического поля. Такой вид поляризации называется дипольнорелаксационным.

В твердых диэлектриках неоднородной структуры (слоистые пластики, прессматериалы) наблюдается миграционная (межслойная) поляризация, проявляющаяся при низких частотах и связана со значительным рассеянием электрической энергии.

В некоторых материалах с очень низкой электропроводностью поляризация остается в течение продолжительного времени после снятия электрического поля, такая поляризация называется остаточной и характерна для электретов.

С поляризацией связана одна из важнейших характеристик диэлектрических материалов – диэлектрическая проницаемость e. Относительная диэлектрическая проницаемость диэлектрика определяется из соотношения

e = С_q / С₀ ,                                (5.1)

где С_q – емкость конденсатора с данным диэлектриком;

 С₀ – емкость конденсатора с вакуумом.

Величина диэлектрической проницаемости диэлектрических материалов зависит от многих факторов: агрегатного состояния (газообразного, жидкого или твердого) диэлектрика; строения его, определяющего вид поляризации; температуры диэлектрика; приложенного к нему давления и частоты электрического  поля.   Изменение  e  при  изменении  температуры

24

характеризуется температурным коэффициентом диэлектрической проницаемости:

a_e  = De × К^-1 / e × DТ ,                              (5.2)

где De - приращение величины диэлектрической проницаемости при изменении температуры на DТ.

Свойства диэлектриков на переменном токе удобно рассматривать, пользуясь понятием комплексной диэлектрической проницаемостью e_К

e_К = e - je^// ,                                 (5.3)

где e и e^// - действительная и мнимая части комплексной диэлектрической проницаемости.

Действительная часть диэлектрической проницаемости, равная e^// = e^/ × tgd, определяет диэлектрические потери и называется коэффициентом диэлектрических потерь. Однако чаще всего для характеристики способности диэлектрика рассеивать энергию в электрическом поле используют угол диэлектрических потерь d, а также тангенс этого угла tgd. Диэлектрические потери, по их физической природе и особенностям подразделяют на четыре основных вида:

-  потери на электропроводность;

-  релаксационные потери;

-  ионизационные потери;

-  диэлектрические потери, обусловленные неоднородностью структуры.

В твердых диэлектриках диэлектрические потери зависят от структуры материалов и в них возможны все виды потерь. Если приложенное к диэлектрику напряжение является постоянным, то диэлектрические потери называются сквозной электропроводностью,  и они могу быть охарактеризованы полным

25

удельным электросопротивлением. При переменном напряжении основные потери вносят релаксационные виды поляризации. Частотная зависимость диэлектрика с релаксационной поляризацией и сквозной электропроводностью описывается выражением

e^// = 4×p×g / m₀ + [(e_S - e₀)×w×t] / [1+(wt)²] ,       (5.4)

где g - сквозная проводимость диэлектрика;

e_S – статическая диэлектрическая проницаемость;

e₀ – оптическая диэлектрическая проницаемость;

t - время релаксации;

w - угловая частота приложенного напряжения.

Первый член выражения связан со сквозной электропроводностью. На достаточно высоких частотах этим членом можно пренебречь и диэлектрическая проницаемость определяется в основном вторым членом. На частотной зависимости e^// имеется максимум, который лежит при несколько меньших частотах, чем максимум tgd. Положение максимума tgd определяется из условия w×t = 1. Время релаксации зависит от структуры материала (от вязкости) и следовательно от температуры.