Поляризация диэлектрика в переменном поле

Диэлектрик. При наложении на диэлектрик переменного поля Е = Eq ехр (iat) в силу запаздывающей реакции процесса ориентационной поляризации диэлектрическая проницаемость, как и упругие модули (см. гл. IV, 4), будет комплексной величиной. Действительно, подставляя Е в уравнение (616), легко находим [c.349]

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]

Влияние температуры на поляризацию диэлектриков можно интерпретировать следующим образом. При низких температурах Ti настолько велико, что даже при небольшой частоте поля диполи fie в состоянии отреагировать на его изменение (время переориентации т превыщает полупериод переменного поля), поэтому е [c.235]

Межслоевая поляризация. Не вся энергия, теряемая, в диэлектриках, обусловлена запаздыванием при ориентации диполей даже те потери, которые соответствуют феноменологической теории, развитой выше, возможны из-за другой причины. Могут быть потери, обусловленные смещением электронов или ионов на макроскопические расстояния. В однородных веществах присутствие таких зарядов вызывает появление тока, возникают миграционные потери, о которых говорилось выше [см. формулу (625)]. В неоднородных веществах, состав которых таков, что проводящие части, входящие в них, не связывают непрерывным образом два электрода, установившийся ток в постоянном поле равен нулю поэтому наличие проводящих областей в веществе не всегда очевидно. Они проявляются, однако, при установлении стационарного состояния и в переменном поле. Заряды движутся через проводящие области и оседают на поверхностях, которые отделяют эти области от непроводящей среды. Поэтому каждая проводящая область в действительности представляет собой,, электрический диполь, момент которого добавляется к моментам, обусловленным поляризацией молекул. По этой причине и введен термин межслоевая поляризация. [c.361]

Для исследования структуры и диэлектрических свойств сорбированной воды применяются различные физические и физико-химические методы, в частности диэлектрический метод. Сущность его заключается в измерении макроскопических характеристик поляризации диэлектрика во внешнем электрическом поле. В постоянном электрическом поле поляризация диэлектрика характеризуется статической диэлектрической проницаемостью е , в переменном — комплексной диэлектрической проницаемостью е = е —1г". Установление связи между экспериментально определяемыми характеристиками е , е, е" и молекулярными параметрами диэлектрика является основной задачей теории диэлектрической поляризации [639, 640]. [c.242]

Все пищевые продукты — диэлектрики, имеющие высокую диэлектрическую проницаемость и низкую электропроводность. Поэтому пищевые среды могут подвергаться диэлектрическому нагреву, связанному с дипольной поляризацией. Эффекты поляризации в переменных высокочастотных электромагнитных полях связаны затратой энергии поля, поскольку непрерывное изменение направления поляризации сопровождается выделением тепловой энергии в веществе. [c.837]

Действительная часть е = С/Со определяется электрическим током, обусловленным дипольной поляризацией и опережающим по фазе на я/2 вектор напряженности приложенного электрического переменного поля (С—емкость конденсатора с диэлектриком Со — емкость того же конденсатора, между обкладками которого вакуум). [c.238]

Диэлектрики в переменном поле. Если электрическое поле Е э изменяется во времени, то поляризация диэлектрика не успевает следовать за вызывающим ее измененным электрическим полем, так как смещение зарядов не могут происходить [c.416]

Электрические свойства полимеров в переменных полях определяются процессом установления поляризации во времени. Движение электронов, ионов, диполей и более сложных заряженных частиц во внешнем электрическом поле сопровождается изменением взаимодействий этих заряженных частиц, приводящим к рассеянию энергии внешнего поля в диэлектрике. С процессом установления поляризации электронного и ионного смещения связаны так называемые резонансные диэлектрические потери. Для процесса установления дипольной поляризации, а также поляризации, определяемой слабосвязанными ионами, характерны релаксационные диэлектрические потери. При низких частотах существенный вклад в диэлектрическое поглощение вносят потери, определяемые электрической проводимостью [c.21]

При действии на молекулы диэлектрика постоянного электрического поля полная поляризация складывается из всех рассмотренных выше величин. В переменном поле поляризация зависит от частоты изменения поля. С увеличением частоты полярные молекулы не успевают ориентироваться вдоль поля. Поэтому по достижении некоторой критической частоты сначала исчезает поляризация ориентации (обычно это наступает в диапазоне ультракоротких радиоволн длина волны порядка 1 см, частота 10 гц). При дальнейшем увеличении частоты исчезает и атомная поляризация ввиду инерции смещ,ения атомов.и атомных групп в молекуле (при длине волны порядка 10- см и менее или частоте 10 гц и более). Таким образом, для частот изменения поля выше 10 гц может наблюдаться только электронная поляризация. [c.289]

Смещение электронов под действием внешнего электрического поля обусловливает электронную поляризацию, время установления которой ничтожно мало — порядка 10 сек. Электронной поляризацией обладают все диэлектрики в полях постоянного и переменного напряжений. [c.53]

Изучению диэлектриков на сверхвысоких частотах посвящено много работ [163], в которых исследования проводились на образцах, специально изготовленных или вырезаемых из изделий при ломощи резонаторного или волноводного метода. И только сравнительно недавно (10—15 лет назад) появились работы, в которых диэлектрическую проницаемость и тангенс угла диэлектрических потерь измеряли методами свободного пространства, не требующими разрушения контролируемого изделия. Электрические свойства полимеров в переменных полях определяются процессом установления поляризации во времени. С процессом установления поляризации электронного и ионного смещения связаны резонансные диэлектрические потери [163]. Для установления дипольной поляризации и поляризации, обусловленной слабо связанными ионами, характерны релаксационные диэлектрические потери. Установлено [164, с. 81], что релаксационные диэлектрические потери наблюдаются в диапазоне частот 10 —10 Гц, а резонансные—10 — 10>4 Гц. [c.152]

В переменных электрических полях поляризация изменяется во времени периодически. При этом под влиянием упомянутых ограничительных факторов быстрые движения зарядов затруднены и это приводит к рассеянию энергии в виде тепла. В то время как в вакууме вектор электрического тока образует с вектором напряжения фазовый угол, равный 90°, при поляризации диэлектрика фазовый угол уменьшается (рис. 1.1). Эффек- [c.18]

Методы статистической термодинамики необратимых процессов позволяют в общем виде решить задачу об изменении термодинамических свойств вещества под действием переменного внешнего поля. Типичным примером такого рода процессов могут служить поляризация диэлектрика в электрическом поле и намагничивание в магнитном поле. Поляризация, как правило, пропорциональна напряженности поля, поэтому ее можно назвать линейным откликом диэлектрика на внешнее поле. Задачей теории линейного отклика как раз и является вычисление изменения термодинамических характеристик, пропорциональных напряженности действующего поля. [c.207]

Процессы диэлектрической релаксации, или, в общем случае, процессы поляризации диэлектрика в переменном электрическом поле, а также процессы намагничивания в переменном магнитном поле описываются теорией линейного отклика, изложенной выше. [c.213]

В случае переменных электрических полей поляризация диэлектрика не успевает следовать за изменением поля и вектор электрического смещения О будет отставать по фазе от напряженности электрического поля Е. Возникновение сдвига фаз, определяемого углом 6, приводит к тому, что диэлектрическая проницаемость оказывается комплексной величиной и соотношение между векторами О и Е принимает вид [c.172]

Диэлектрические потери определяются количеством энергии, выделяемой в диэлектрике, находящемся в электрическом поле. При постоянном электрическом поле в диэлектрике устанавливается ток проводимости, т. е. движение электронов и ионов сквозь диэлектрик. Ток этот для большинства диэлектриков очень мал и определяет объемное сопротивление диэлектрика. До установления этого постоянного по величине тока проводимости, начиная с момента приложения напряжения, наблюдается ток, во много раз превосходящий ток проводимости, но продолжающийся короткое время. Это увеличение тока определяется явлениями смещения и поляризации диэлектрика. При переменном электрическом поле энергия расходуется не только на перенос электронов и ионов через диэлектрик, но главным образом на поляризацию диэлектрика и процессы, связанные с вращением диполей (активная составляющая тока). Ввиду того, что потери, определяемые током проводимости, незначительны, обычно под диэлектрическими потерями понимают потери на поляризацию диэлектрика и вращение диполей. [c.148]

Дипольная поляризация диэлектриков сопровождается превращением части электроэнергии в тепло, вследствие трения, возникающего между молекулами или звеньями высокомолекулярных цепей. При постоянном напряжении ориентация молекул или отдельных звеньев в направлении поля происходит один раз после приложения напряжения, тогда как в переменных полях их ориентация осуществляется непрерывно дважды за один период. Поэтому потери энергии, называемые диэлектрическими, в переменных полях ощутимы и они тем больше, чем больше частота. Склонность того или иного диэлектрика к потерям электроэнергии характеризуется определенным для каждого материала показателем углом диэлектрических потерь 5 или его тангенсом (tg б). Этот показатель, как и диэлектрическая проницаемость е, тесно связан с полярностью молекул и структурой вещества. [c.39]

Поляризация диэлектрика в переменном поле [c.283]

Жидкий низкомолекулярный диэлектрик, помещенный между двумя электродами, к которым приложена электродвижущая сила, ведет себя как обычный конденсатор. Под влиянием зарядов на электродах происходит поляризация диэлектрика (см. рис. 106), состоящая в том, что внутренние заряды молекул раздвигаются и в диэлектрике индуцируются электрические диполи. У полярного диэлектрика, имеющего постоянные диполи, возникает дополнительная поляризация, обусловленная ориентацией их по направлению электрического поля. При, изменении направления тока заряды на электродах приобретают противоположный знак, и соответственно этому изменяется направление поляризации, т. е. направление смещения электронов атомных ядер, а также ориентация постоянных диполей. При переменном токе-это изменение будет происходить многократно в зависимости от частоты тока. Чем выше поляризуемость молекулы, т. е. чем менее прочно-связаны ее электроны с ядрами и чем больше величина постоянных диполей, тем сильнее будет поляризоваться диэлектрик под влиянием внешнего поля. [c.425]

Радиоволны. К радиодиапазону относятся самые длинные ЭМ волны X = 3 10 до 1 м (частота 10 до 3 10 Гц) - длинные, средние, короткие и УКВ-диапазоны, и X от 1 до 10 м (частота 3 10 - 3 10 Гц) - микроволновый диапазон. Радиоволны, взаимодействуя с биологическими структурами, могут терять часть энергии переменного электрического поля, превращающейся в теплоту, за счет генерации токов проводимости в электролитах (крови, лимфе, цитоплазме клеток) и за счет поляризации диэлектриков тканей организма. Особенности распространения электромагнитных волн в живых тканях [c.241]

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]

Дипольная поляризация диэлектрика сопровождается потерей электроэнергии в виде тепла из-за трения, возникающего между молекулами и звеньями высокомолекулярных цепей. В переменных полях переориентация их происходит дважды за один период. Поэтому потери энергии в диэлектрике тем больше, чем больше частота. Они характеризуются удельной мощностью, выделяющейся при данной частоте в единице объема диэлектрика — тангенсом угла потерь 6). Углом диэлектрических потерь б называют угол, дополняющий до 90° угол сдвига фазф между током и напряжением в емкостной цепи. В идеальном диэлектрике угол в = О , и tg 6 = О [69, стр. 74]. [c.382]

Дипольная поляризация диэлектрика сопровол дается потереГг энергии в виде теплоты. В переменных полях потери тем болыле, чем больше частота. Они характеризуются удельной мощностью, выделяющейся при данной частоте в единице объема диэлектрика, зависящей от тангенса угла потерь (1дб). Углом диэлектри еских о-терь б называют угол, дополняющий до 90° угол сдвига фаз (р между током и напряжением в емкостной цепи. В идеальном диэлектрике угол 6 = 0 и 6 = 0. [c.477]

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]

Уравнение (9) можно также вывести, рассмотрев инерционные эффе ты, связанные с поляризацией диэлектрика. В переменных полях пс ляризация Р(0 в момент времени t в общем случае отличается от равновесной поляризации Eq(e - )E(t), которая действительно реализуется при воздействии постоянного поля в течение достаточно длительного времени. Компонента ед(б - безынерционно следует за изменением поля во времени, разность (е - будет представлять собой равновесную величину зависящей от времени компоненты общей поляризации. Принято считать, что скорость изменения действительной части поляризации Pj)(t) в данный момент времени I пропорциональна отклонению поляризации от равновесия, поэтому [c.312]

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]

Емкостные методы связаны с тем, ято диэлектрическая проницаемость диэлектрика зависит от воздействия электрич. поля, создающего поляризацию — смещение и ориентацию электронов и ионов. Количественной характеристикой поляризации служит ее вектор. Различают поляризацию упругую (без тепловыделения) и релаксационную (с тепловыделением). Последняя может быть дипольно-релаксационной, ионно-релаксационной и электронно-релаксационной. Наличие лишь одной электронно-релаксационной поляризации приводит к наинизшему значению диэлектрич. проницаемости е (для неполярных жидкостей, обычно ниже 2,5), близкому к квадрату показателя преломления света, Дипольно-релакса-ционная поляризация, присущая полярным диэлектрикам, характеризуется гораздо более высокими значениями е для воды е в десятки раз выше, чем для неполярных жидкостей. С возрастанием темп-ры е полярного диэлектрика вначале увеличивается, проходит через максимум и затем постепенно снижается. Наивысшее значение е=е, имеет в постоянном электрич поле. С увеличением частоты, но при небольших ее значениях, диполи успевают ориентироваться в соответствии с переменным полем, и диэлектрич. проницаемость остается почти постоянной — близкой к Ец. Дальнейшее увеличение частоты приводит к тому, что диполи уже не успевают следовать за полем, ориентировка их осуществляется с постепенно уменьшающейся амплитудой, диэлектрич. проницаемость снижается и при неограниченном возрастай I частоты стремится к минимальному значению е ,. обусловленному лишь электронно-релаксационпои поляризацией. Диэлектрик, помещенный в переменном электрич. поле, нагревается за счет диэлектрич. потерь, обусловленных поляризацией, активным сопротивлением, неоднородностью структуры и ионизацией. Общей количественной характеристикой служит угол диэлектрич. потерь б (или тангенс этого угла), к-рый дополняет до 90° угол сдвига фаз между током и напряжением, приложенным к конденсатору, между обкладками к-рого находится данный диэлектрик. При отсутствии активного сопротивления 6=0, а при отсутствии емкостного 6=90°. [c.154]

С молекулярным строением веществ, их диэлектрической проницаемостью тесно связана другая электрическая характеристика — удельная проводимость материалов. Электрическая проводимость диэлектриков обусловлена передвижением ионов внутри самого диэлектрика, а чаще всего наличием полярных примесей. Дипольная поляризация диэле чтриков сопровождается превращением части электрической энергии в тепло из-за трения, возникающего между молекулами или звеньями высокомолекулярных цепей. При постоянном токе молекулы и отдельные звенья ориентируются один раз после приложения напряжения, тогда как в переменных электромагнитных полях они ориентируются непрерывно дважды за период. Потери электромагнитной энергии при этом, называемые диэлектрическими, в переменных полях ощутимы тем больше, чем выше частота. Удельные диэлектрические потери 0 в образце материала при наложении переменного электромагнитного поля определяются выражением [c.108]

Диэлектрометрия, как метод исследования электронной структуры, динамики молекул и межмолекулярных взаимодействий в растворах и чистых жидкостях, основан на изучении процессов поляризации веществ под воздействием внешнего электрического поля. Своми корнями диэлектрометрия уходит в конец прошлого столетия к работам Фарадея, который обнаружил, что отношение емкостей заполненного и пустого конденсатора является постоянной характеристикой заполняющего конденсатор вещества, которая получила название диэлектрической проницаемости (е ), а само вещество - название диэлектрика. Примерно в то же время, изменяя диэлектрическую проницаемость в переменном электрическом поле, Друдэ обнаружил, что для ряда веществ в определенной области частот / переменного поля наблюдается зависимость е от/, получившая название "аномальной дисперсии" диэлектрической проницаемости. Как было показано позднее, дисперсия диэлектрической проницаемости обусловлена инерционностью процессов поляризации жидких диэлектриков и сопровождается потерей электрической энергии, выделяющейся в виде Джоулева тепла, или "диэлектрическими потерями". В качестве меры способности вещества поглощать электрическую энергию используют так называемый коэффициент диэлектрических потерь е". Непосредственно измеряемыми в диэлектрометрии являются макроскопические характеристики е и е" исследуемых жидкостей, которые отражают их способность поляризоваться или индуцировать в себе заряды под воздействием внешнего электрического поля. [c.141]

Поляризация диэлектрика в электрическом поле связана с определенной работой. В зависимости от характера задачи (что определяет выбор различных независимых переменных, характеризующих состояние диJлeктpикa в электрическом поле) эта работа разная и для ее вычисления приходится пользоваться различными выражениями (см. 51). [c.28]

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]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология