Поляризация в переменных электрических полях

Суть диэлектрического нагрева состоит в следующем. Под влиянием электрического поля имеющиеся в материале заряды, связанные межмолекулярными силами, ориентируются нли смещаются в направлении поля. Смещение связанных зарядов под действием внешнего электрического поля принято называть поляризацией. Переменное электрическое поле вызывает непрерывное перемещение зарядов молекул вслед за изменениями направлений электрического поля. Это перемещение молекул происходит с некоторым трением и нагревом материала. В диэлектриках имеется также небольшое количество свободных зарядов, которые создают ток проводимости, обусловливающий выделение дополнительной теплоты в материале. Различные материалы нагреваются не одинаково интенсивно, так как п зависимости от природы материала изменяется энергия, затрачиваемая на поляризацию данного диэлектрика и на создание тока проводимости. Зависимость активной мощности, выделяющейся и виде теплоты в теле, помещенном в электрическом поле, от параметров поля и электрических свойств материала, выражается уравнением [c.305]

Под действием электрического поля происходит нагрев изоляционного масла. Затраты энергии на нагрев диэлектрика называются диэлектрическими потерями. В нейтральных маслах диэлектрические потери связаны с электропроводностью, а в маслах с примесью полярных компонентов — и с поляризацией молекул в переменном электрическом поле. Диэлектрические потери, возникающие вследствие поляризации молекул, характеризуются тангенсом угла диэлектрических потерь (tg б). Эти потери достигают максимума при определенной вязкости масла и возрастают с повышением температуры. Нанример, для кабельных масел tg б при 100° С должен быть не более 0,003. [c.95]

Диэлектрическими потерями называется та часть энергии диэлектрика, находящегося в переменном электрическом поле, которая переходит в теплоту. В зависимости от времени релаксации различных видов поляризации максимум поляризации диэлектрика Б той или другой степени отстает по времени от максимума [c.595]

При изменении направления внешнего электрического поля происходит переориентация полярных молекул и изменение направления вектора наведенного диполя. При увеличении частоты электрического поля сначала отпадает ориентационная поляризация. Полярные молекулы не успевают следовать за сменой направления электрического поля. При дальнейшем увеличении частоты отпадает атомная поляризация. Электронная же поляризация сохраняется даже в переменном электрическом поле с частотой 10 сек , что соответствует частоте электромагнитных колебаний видимого света. [c.83]

Если диэлектрик находится в переменном электрическом поле, то его поляризация зависит от частоты поля. При низких частотах изменение индукции следует за изменением поля без запаздывания. Изменения электрического поля и поляризации находятся в фазе и относительная диэлектрическая проницаемость имеет максимальную величину (е = е ), С повышением частоты ориентация диполей все больше не успевает следовать за изменением поля. Происходит отставание по фазе ориентационной поляризации молекул от изменений поля и при очень высоких частотах ориентационная поляризация полностью исчезает (е <Се)—наблюдается так называемая дисперсия диэлектрической проницаемости. [c.248]

Поляризация в переменном электрическом поле определяется соотношением между периодом изменения поля Т и временем релаксации т. При т -С Г поляризация та же, что и в постоянном электрическом поле. Если Т, то поляризации не происходит, так как за полупериод Г/2 изменения поля частицы не успевают сместиться в заметной степени. В промежуточном случае соизмеримых значений т и 7 поляризация происходит неполностью, смещения частиц не успевают за внешним полем. [c.209]

С ростом температуры электрическая прочность полимеров в переменном электрическом поле прн любом механизме пробоя снижается сначала (до Гс или Тпл) незначительно, а в области Тс или Тп происходит ее резкое уменьшение. В постоянном электрическом поле в области Тс иногда наблюдается. максимум пр, обусловленный дипольной поляризацией, ослабляющей напряженность приложенного поля. [c.380]

Электрическую релаксацию полимеров можно наблюдать как в постоянном, так и в переменном электрическом поле. При включении постоянного электрического поля в полимере возникает ток, уменьшающийся со временем (ток поляризации). По установлении в диэлектрике дипольной поляризации ток перестает зависеть от времени и тогда по остаточному току можно определить электрическую проводимость полимера у, зависимость которой от температуры описывается выражением [c.237]

В переменных электрических полях дипольную поляризацию принято характеризовать комплексной диэлектрической проницаемостью [c.238]

Для статических режимов характерны изменения во времени токов поляризации, аналогичные явления ползучести и релаксации напряжения при механических воздействиях. Для нх исследования применяют метод термостимулированной деполяризации, аналогичный методу термостимулированного сокращения предварительно деформированного полимера. При воздействии переменного электрического поля в полимерах возникает несколько типов релаксационных процессов низкотемпературные р- и у-переход и а-переход в области стеклования. Первые два относятся к так называемым дипольно-групповым, где кинетическими единицами являются боковые привески (V-переходы) или мелкомасштабные участки (звенья) главной цепи (р-переход). Процесс а-релаксации в электрических полях называют дипольно-сегментальными, так как кинетическими единицами этого процесса являются сегменты. [c.249]

Рассеяние, как уже отмечалось, является специфическим свойством коллоидных систем. Суть этого явления заключается в том, что световая волна, попадая на коллоидную частицу, изменяет направление своего распространения, причем так, что свет от частицы начинает распространяться во все стороны, т. е. рассеивается. Причина такого поведения световой волны в том, что она, как источник переменного электрического поля, вызывает поляризацию частиц — индуцирует в них переменный (осциллирующий) дипольный момент. Ориентация наведенного диполя совпадает с ориентацией электрической компоненты световой волны, а величина и знак меняются синхронно с напряженностью и знаком электрического по.оя волны. Поэтому частота осцилляции наведенного диполя равна частоте падающей световой волны. По законам электродинамики, суть которых выражается уравнениями Максвелла, всякий электрический (или магнитный) осциллятор излучает в пространство электромагнитные волны. В данном случае эту функцию выполняет коллоидная частица. Частота излучаемых волн равна частоте падающего на нее света. Пространственное распределение излучения неравномерно (рис. 3.132). Его интен- [c.746]

Таким образом, при определении удельной электрической проводимости твердых диэлектриков необходимо, чтобы значения / и Р, используемые при расчете, определялись бы лишь током проводимости и вклад в них поляризационных процессов, обусловленных движением связанных зарядов, был бы пренебрежимо мал. Для этого измерения j и Р следует проводить в специально выбранных условиях. Например, кинетику установления дипольной и ионной поляризации можно изучить в переменных электрических полях, а при измерениях / и Р в постоянном поле выбирать условия опыта так, чтобы токи, например, дипольной поляризации были пренебрежимо малы по сравнению с током проводимости. В этом случае можно определить значение средней по толщине образца истинной сквозной электрической проводимости диэлектрика как [c.14]

Если диэлектрик поместить в переменное электрическое поле, созданное между пластинами, например, плоского конденсатора, как было показано на рис. 5, то под влиянием этого поля в диэлектрике будет происходить поляризация то в одном направлении, то в другом. Это непрерывное смещение заряженных частиц представляет собой электрический ток, называемый током смещения. [c.96]

Поляризация в переменных электрических полях [c.21]

В видимой и ультрафиолетовой областях вклад в поляризацию вносят только электроны, так как ядра не успевают смещаться при высокой частоте переменного электрического поля. Тогда справедливо [c.417]

Высокочастотное, титрование. Видоизменением кондуктометрического метода является высокочастотное титрование, ко-которое вошло в практику последние 15—20 лет и, благодаря ряду особенностей, в значительной степени заменило старый кондуктометрический метод. В этом методе исследуемый раствор подвергают действию электрического поля высокой частоты. Под действием переменного поля обычных частот ионы в растворе колеблются около некоторого состояния равновесия. По мере увеличения частоты переменного тока пределы колебаний уменьшаются и, наконец, наступает момент, когда ионы в растворе практически будут оставаться V неподвижными. Вместе с этим высокие частоты деформируют молекулы, с чем связана так называемая деформационная поляризация. Под действием высокой частоты может также происходить перемещение (вращение) молекул в переменном электрическом поле—их ориентационная поляризация (последняя относится только к полярным молекулам). [c.356]

В диэлектриках и полупроводниках, помещенных в переменное электрическое поле, происходит перемещение электрических зарядов, благодаря поляризации молекул и наличию некоторого количества свободных электронов. Это перемещение зарядов (электрический ток), сопровождаемое изменением положения частиц в материале, вызывает преобразование электрической энергии в тепловую, в результате чего и происходит нагрев диэлектрика или полупроводника. [c.22]

Это объясняется тем, что полупроводники имеют небольшое количество свободных зарядов (электронов или ионов), которые под действием электрического поля приобретают направленное движение, образуя так называемый ток проводимости. Одновременно с этим под действием электрического поля в полупроводнике происходит поляризация, которая вызывает ток смещения. Поэтому в полупроводнике, помещенном в переменное электрическое поле, наряду с током смещения, возникает ток проводимости, который совпадает по фазе с напряжением и, следовательно, вызывает дополнительное поглощение мощности. Векторная диаграмма для полупроводника подобна диаграмме для диэлектрика, но угол потерь имеет большее значение. [c.99]

Таким образом, если в диэлектрике имеет место постоянно устанавливающаяся поляризация, то в переменных электрических полях в нем возникнут потери энергии. В этом случае диэлектрическая проницаемость представляет собой комплексную величину [c.33]

Важно помнить, что диэлектрическая проницаемость зависит от частоты переменного электрического поля. При низких частотах в радиочастотной области получаются обычные величины (статическая диэлектрическая проницаемость). В этих условиях поляризация среды включает три фактора [c.161]

Поляризация полимера в электрическом поле осуществляется вследствие стремления связанных в единую цепь субъединиц разместиться так, чтобы их дипольные моменты и сильно поляризованные связи были ориентированы в направлении внешнего поля. Следовательно, можно ожидать существование корреляции между динамическим механическим поведением и электрическими характеристиками ноли-мера в переменном электрическом поле. [c.217]

При высоких частотах максимум диэлектрических потерь связан с поляризацией диполей, приводящей к возрастанию потерь на трение при смещении молекулярных диполей в переменном электрическом поле. Это явление схематически показано на рис. 70. [c.124]

Рпс. 70. Схема процесса дипольной поляризации в переменном электрическом поле [c.124]

Могут быть и другие виды поляризации. Так, при очень низких частотах переменного электрического поля диэлектрические параметры материала могут определяться накоплением зарядов на по- [c.124]

Особое мссто занимают изменения в состоянии молекул, атомов и ионов, которые вызываются переменными электрическими полями, возбуждаемыми при прохождении через вещество электромагнитных колебаний. Остановимся только на воздействии видимого света. Частота его колебаний очень большая (порядка 10 колебаний в секунду). Поэтому атомной и ориентационной поляризации в этом случае не возникает, так как атомы не могут колебаться с такой скоростью. Электроны же как частицы, обладающие много меньшей массой, реагируют и на колебания видимого света. Различия в скорости прохождения света в разных средах, характеризуемой показателем преломления вещества, непосредственно связаны с этим явлением. [c.77]

В случае.переменного электрического поля в связи с поляризацией частиц возникает явление смещения зарядов (ток смещения), в результате чего происходит нагрев диэлектрика и, таким образом, имеет место процесс генерации тепла. Говоря упрощ,енно, можно [c.205]

Поведение диэлектрика в переменном электрическом поле обусловлено его поляризацией, величина и направление которой изменяются вслед за изменением напряженности электрического поля. Поскольку величина диэлектрической постоянной обусловлена поляризацией полимера в электрическом поле, большие ее значения характерны для полярных полимеров, к числу которых из эластомеров относят полихлоропрены, бутадиен-нитрильные и фторкауг[уки. [c.74]

Роль электроповерхностных неравновесных сил в различных процессах, вероятно, весьма значительна. Деформация двойного электрического слоя может происходить не только под действием внешнего электрического поля (этот случай -будет рассмотрен в разд. 5 настоящей главы), но и при действии конвективных потоков жидкой среды, гравитационного поля, поля центробежных сил, ультразвукового поля, механических вибраций, броуновского движения. В частности, выло обнаружено влияние электрического поля, возникающего при оседании мелких частиц, на скорость седиментации. В. Г. Левичем и-А.-Н. Фрумкиным было указано, что вблизи поверхности капли, движущейся в жидкой среде, может возникать электрическое поле диффузионного происхождения. Поляризация ионных слоев, наступающая вследствие деформации двойного электрического слоя, обусловливает проявление дальнодействующих сил притяжения между индуцированными диполями. Наконец, Штауф наблюдал образование периодических структур из непроводящих кол.иоидных частиц, находящихся в переменном электрическом поле. Некоторые из этих эффектов более подробно рассмотрены в гл. IX. [c.197]

Этот же закон окисления описывается другими теориями, в которых система металл - окисел рассматривается как гальванический элемент, внутренняя и внещняя цепи которого расположены в окисной пленке (Т.Хоар, Л.Прайс, В.Йост). Основная идея указанных работ заключается в том, что существует аналогия между процессом твердофазного окисления и электрохимической коррозией металла в водном растворе электролита. Это направление получило развитие в ряде работ отечественных исследователей (Н.Д.Томащов, И.Н.Францевич, Б.К.Опара) для случая поляризации границы раздела металл — окисная пленка. Заслуживают внимания исследования Б.К.Опары с сотрудниками, показавшие влияние постоянного и, в ряде случаев, переменного электрического поля на процесс-высокотемпературного окисления [ 12, 13]. [c.12]

Диэлектрическая проницаемость. При действии внешнего электрического поля в диэлектрике происходит смещение электрических зарядов и появление поверхностных зарядов. Это явление описывается в терминах диэлектрической проницаемости о и поляризации Р. Поляризация материала - это изменение плотности заряда на пластинах конденсатора, если в качестве диэлектрика вместо вакуума используется данный материал, т.е. Р = двак - дмат- Смещение зарядов внутри материала взаимно нейтрализуется, поэтому поляризация происходит лишь на поверхностях, контактирующих с пластинами конденсатора. Диэлектрическая проницаемость, в свою очередь, определяется относительным повышением емкости С конденсатора или относительным снижением разности потенциалов и в условиях, когда плотность зарядов остается постоянной, т.е. Q= J J вaк = мат-В переменных электрических полях поляризация изменяется во времени периодически, но, поскольку быстрые движения з ядов затруднены, это приводит к рассеянию энергии в виде тепла. В то время как в вакууме вектор электрического тока образует с вектором напряжения угол, равный 90 , при поляризации диэлектрика фазовый угол уменьшается. [c.551]

Электрические свойства антисегнетоэлектриков и сегнето-электриков значительно различаются. Так как в антисегнего-электрическом состоянии спонтаппая поляризация отсутствует, то пе наблюдаегся и гистерезисных явлений (петли гистерезиса) в переменном электрическом поле, хотя для этих материалов [c.117]

Релаксационный механизм поляризации кварца в переменных электрических полях доказывается наличием максимумов тангенса угла диэлектрических потерь в температурно-частотных зависимостях tgд. Результаты изучения зависимостей (Т, ) искусственного кварца в диапазоне звуковых и радиочастот при температурах 20—550 °С находятся в согласии с вышеизложенными данными по электропроводности этих кристаллов в постоянном электрическом поле. А именно, с изменением скорости и температуры кристаллизации для кристаллов кварца с одним и тем Же типом электрически активных точечных дефектов (носителей заряда) изменяется и температурный интервал проявления релаксационного максимума на кривых tg6(T) при [изи = сопз1, что, как известно, означает изменение энергии активации релаксационного процесса. [c.133]

Присутствие в объеме кристаллов металлических, изолированных от внешней по отношению к алмазу среды включений искажает внутрикристаллнческое поле, возбуждаемое в алмазе внешним электромагнитным полем резонатора. Причем величина и степень искаженности поля в локальных участках алмазной матрицы, прилегающих к дефектам, обусловлены и эффектами поляризации, связанными со скоплением заряда на границах включений и других структурных неоднородностях. Поэтому в переменном электрическом поле во включениях происходят процессы перераспределения этих зарядов, вызывающие появление дипольных моментов у электропроводящих частиц и их осиляции, совпадающие с частотой приложенного к алмазу внешнего электрического поля. Величина дипольного момента частицы определяется не только размерами и формой, но и электрофизическими свойствами вещества частицы, в частности, электропроводностью. Поэтому такого типа включения на алмазах в первом приближении можно рассматривать как квазиупругие диполи, релаксационные процессы, в которых (отражая степень совершенства структуры частиц) изменяют однородность внутрикристаллического поля в алмазах. [c.452]

Кристаллы кварца (и некоторые другие) обладают пьезоэлектрическими свойствами, они образуют электрические заряды на своих поверхностях при механических деформациях. В последние годы было установлено, что пьезоэлектрическими свойствами обладают в заметной степени титанат бария, цирконат свинца, метаниобат свинца. Эти керамические материалы весьма перспективны, ибо из них можно изготовить трансдуцеры любой формы. После искусственной поляризации они служат генераторами ультразвука. Когда пластина пьезоэлектрика находится в переменном электрическом поле, она излучает механические колебания, амплитуда которых зависит как от приложенного напряжения, так и от свойств самой пластины. Если приложенная частота совпадает с частотой собственных колебаний пластины, то амплитуда колебаний будет резонансной, т. е. наибольшей. В этом случае в энергию звуковых волн переходит значительная часть электрической энергии. Резонансная частота пластины обратно пропорциональна ее толщине. Пластина кварца толщиной 1 см имеет частоту 300 кгц. Таким образом, для частот > 100 кгц обычно используют пьезоэлектрические трансдуцеры. Ультразвук столь высокой частоты распространяется прямолинейно. Это является достоинством при лабораторных исследованиях, ибо дает возможность точно контролировать энергию ультразвука. Следовательно, эмульгирование ультразвуком может быть проведено при вполне определенных условиях. [c.46]

Диэлектрическими потерями называется та часть энергии диэлектрика, находящегося в переменном электрическом поле, которая переходит в теплоту. В зависимости от времени релаксации различных видов поляризации максимум поляризации диэлектрика в той или другой степени отстает по времени от максимума напряжения поля, т. е. создается некоторый сдвиг фаз поляризации по сравнению с фазами напряжения поад. При отсутствии такого сдвига фаз отсутствуют и соответствующие диэлектрические потери. Вместе с тем диэлектрические потери будут равны нулю и в том случае, если время релаксации настолько велико, что поляризация практически не успевает происходить. [c.588]