Релаксация напряжений поляризации

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]

Общая задача формулируется как изучение термодинамических свойств вещества, находящегося под действием внешних полей. Обычно рассматривают слабые поля, где реакция вещества или его отклик на действие внешних сил есть линейная функция напряженности внешнего поля. Такая теория линейного отклика представляет собой первое приближение. Она применяется для изучения вязкоупругости, формы линии ядерного магнитного резонанса, процессов релаксации дипольной поляризации, при изучении явлений переноса и т- д. [c.5]

Релаксация дипольной поляризации полимеров, так же как и другие виды релаксации внутренних параметров системы (магнитной поляризации, механических напряжений), обусловлена конкурирующим действием внешнего силового поля и броуновского движения макромолекул. Вид силового воздействия, электрическое поле определяет особенности релаксации дипольной поляризации. Тепловое движение роднит это явление с релаксационными процессами других видов. [c.34]

Первоначальное изучение электретов, полученных из цеолитов, показало, что при напряженности электрического поля порядка 10 В/м и выше образуется гомозаряд за счет пробоя газового промежутка между поверхностью образца и электродом [686]. Эти опыты проводили при наличии зазора в 1 мм между образцом и потенциальным электродом. Знак поверхностного заряда был установлен по направлению отклонения нити струнного электрометра при опускании электрода до его соприкосновения с поверхностью образца. Величина гомозаряда а зависела от приложенного напряжения и (рис. 16.1), что можно связать с увеличением числа ионов в газовом промежутке. При малом напряжении (левая часть кривой на рис. 16.1) величина гомозаряда растет с увеличением времени поляризации. В этом случае возрастало число ионов, образующихся в газовом зазоре и оседающих на поверхность образца. Уменьшение давления газа при не слишком большой разности потенциалов вело к возрастанию гомозаряда [686], так как при этом росла длина свободного пробега. При 113 К время релаксации гомозаряда очень велико — измерения не обнаруживали изменений этого заряда за 2,5 ч. Однако при той же температуре знак гомозаряда менялся при изменении знака поляризующего напряжения, действующего всего 10 с. Это можно объяснить тем, что гомозаряд фиксировался на поверхности образца цеолита [687]. [c.256]

Величина т имеет размерность времени и называется временем релаксации. Ее физический смысл удобно пояснить на следующем примере. Если диэлектрик, характеризуемый временем релаксации т, поместить в постоянное электрическое поле, напряженность которого скачком увеличить от нуля до Е, то его поляризация произойдет не мгновенно, а будет нарастать по закону [c.18]

Дипольная (ориентационная) поляризация имеет место в веществах с молекулами, обладающими постоянным ди-нольным моментом даже в отсутствие электрического поля полярные. молекулы) (рис. 2.2). Наложение электрического поля вызывает частичное ориентирование диполей, что является причиной поляризации. Поворот диполей в направление поля требует преодоления некоторого сопротивления, поэтому дипольная поляризация связана с потерями энергии на выделение тепла. Процесс установления поляризации этого вида имеет апериодический характер по времени, и, по аналогии с подобными свойствами напряжений и деформаций в механике, его называют релаксацией. Время релаксации определяется как постоянная апериодического процесса, т.е. продолжительность изменения поляризации в е раз после внезапного увеличения [c.415]

Реактивное слагаемое определяется главным образом поляризацией ионной атмосферы, т. е. нарушением ее шаровой симметрии, вследствие чего появляется тормозящий движение иона эффект релаксации. Реактивный ГОК и напряжение сдвинуты по фазе друг относительно друга. Более подробно процессы поляризации рассмотрены в гл. 4. [c.9]

Отыскание адэкватных форм аналитического выражения связей между структурой и диэлектрическими свойствами вещества наталкивается на трудности расчета локального поля ц индуцированной поляризации, учета ближних и дальних сил, флуктуаций в статистическом ансамбле зарядов. В частности, одним из сложных вопросов является вопрос о соотношении макроскопического (т) и микроскопического (т ) времен релаксации. Как известно, т определяется из условия (ОтТ=1, где (От — частота приложенного поля, при которой фактор диэлектрических потерь е" достигает максимума, а зависимость диэлектрической проницаемости е от частоты претерпевает перегиб. Законность отождествления т и т не очевидна, так как различия между напряженностью внешнего и локального, действующего на молекулу, полей может составлять несколько порядков. Теоретические расчеты показали, однако, что отношение х 1% не выходит за пределы 0,67—1,0 [1]. Обосновывая с достаточной надежностью связь между молекулярными и макроскопическими характеристиками, существующие теории дипольной поляризации обеспечивают базу для дальнейшего развития диэлектрического метода изучения структуры вещества — установления структурно-релаксационных связей в условиях различных фазового и агрегатного состояний, температуры и давления. Особое значение это имеет для полимеров, в которых сложное молекулярное строение обусловливает сложный спектр релаксационных и структурных переходов, а следовательно, и многообразие физических и физико-химических свойств. [c.156]

Если в полимерном образце создать электрическое поле, то дипольные моменты отдельных кинетических элементов или атомных групп будут стремиться ориентироваться в этом поле. Такой процесс ориентации и представляет собой поляризацию полимерного диэлектрика. Если убрать внешнее электрическое поле, то вследствие теплового движения отдельных кинетических элементов через некоторое время поляризация полимерного образца уменьшится до нуля и система вернется в прежнее равновесное (или квазиравновесное) состояние. Такой процесс перехода к равновесию называется диэлектрической релаксацией и характеризуется временем релаксации т . Если к полимерному диэлектрику приложить переменное электрическое напряжение, то очевидно, что диэлектрические свойства полимера будут зависеть от соотношения между частотой приложенного электрического напряжения О) и временем диэлектрической релаксации т,. [c.256]

В предыдущем разделе на основании термодинамических соображений была получена общая форма уравнения, связываЮ щего отклик системы с вызывающим его внешним воздействием. Здесь проводится формальный анализ структуры уравнений такого типа. Как и раньше, рассмотрим только линейное приближение и ограничимся процессами, в которых воздействие и отклик являются скалярными величинами. В случае векторных или тензорных величин, таких, как электрическое поле Ё и поляризация Р, напряжение и деформация е , написанные уравнения будут относиться либо к связи между отдельными компонентами, либо к случаю фиксированных и достаточно простых геометрических условий опыта. В дальнейшем воздействие (Е, а, приращение давления или температуры) обозначается буквой f (сила), а отклик (Р, е, приращение объема или энергии, энтальпии) — буквой 5 (смещение). Большинство обозначений и терминов мы заимствуем из теории механической релаксации, где применяются более разнообразные методы описания. [c.140]

Термоэлектреты готовили из образцов ПММА диаметром 50 мм, вырезанных из листа толщиной 1,2+-+ 1,5 мм. На обе поверхности образца накладывали электроды из алюминиевой фольги диаметром 40 мм. Поляризацию проводили при 60, 80, 100, 120 и 140 °С и напряженностях поля п= Ю, 20, 30 кВ/см. Точность поддержания температуры составляла 2°С. Время выдержки под напряжением при заданной температуре составляла 1 ч. Образцы охлаждали в электрическом поле до комнатной температуры за 15—20 мин. Поверхностную плотность заряда определяли методом электростатической индукции. Величину гетерозаряда определяли интегрированием по времени тока деполяризации [по формуле (5)], соответствующего релаксации гетерозаряда. Ток деполяризации измеряли при нагреве электрета со скоростью 6°С/мин от комнатной температуры до 190 °С. [c.47]

Контрольные опыты не показали изменения степени кристалличности в поликарбонате после поляризации — полимер остается аморфным. При измерении релаксации механических напряжений выяснилось, что скорость релаксации существенно замедляется в электретах по сравнению с исходным образцом. Такое замедление процесса релаксации может быть обусловлено повышением межмолекулярного взаимодействия, например, вследствие упорядочения элементов структуры. Можно предположить, что в результате поляризации в пленке образуется плоскостная текстура. Однако измерения скорости звука в электретах не подтверждают этого предположения. В случае ориентации скорость звука при распространении звуковой волны в плоскости пленки должна возрастать. В эксперименте происходит обратное скорость звука уменьшается с 1530 м/с у исходной пленки до 1300 м/с у электрета. [c.212]

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 яи-электрика в той или другой степени отстает по времени от максимума напряжения поля, т. е. создается некоторый сдвиг фаз поляризации по сравнению с фазами напряжения поля. 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.600]

Мокульский [84] при рассмотрении теории этих обратимых изменений свойств полимеров под облучением приходит к выводу, что изменения прежде всего должны обнаружиться при изучении свойств, которые существенно зависят от наличия сравнительно небольшого числа молекул с повышенной энергией. Таковы все кинетические процессы в полимерах релаксация напряжений, дипольная поляризация, электропроводность, диффузия и др. [c.64]

Кривые Z) (i) и Е t) для реальных диэлектриков (удельная проводимость а ф Q) имеют более сложный характер. Следует отметить, что прямых исследований электрического последействия и особенно релаксации электрической напряженности очень мало, что связано, по-видимому, со сложностью точного наблюдения этих явлений. Электрическое последей-ствие реальных диэлектриков охотнее изучают по изменению тока в диэлектрике, обусловленного установлением поляризации или ее исчезновением. - [c.347]

При внезапном увеличении или уменьшении напряженности электрического поля ориентационная поляризация полярных молекул Рп нарастает или убывает постепенно, апериодически с постоянной времени порядка 10-7—10 з сек. Такое постепенное нарастание или убывание поляризации при мгновенном увеличении ли уменьшении напряженности электрического поля называется релаксацией. [c.84]

Несмотря на многочисленные случаи успешного применения многоконтурных аппаратов и преимущества их перед другими конструкциями, следует отметить, что мнение Б. П. Татаринова, по-видимому, справедливо, когда напряженность магнитного поля в последующей зоне оказывается ниже, чем в предыдущей. Если магнитное поле в первую очередь влияет на структуру воды (последнее подтверждается не только приведенными выше данными, но и результатами исследований угла поляризации света в продольном магнитном поле, выполненными А. Б. Смирновым [155], согласно которьш изменение угла поляризации в результате предварительной магнитной обработки имеет наибольшее значение для дистиллированной воды) и если одной из причин, обусловливающих изменение свойств воды под влиянием магнитного поля и их сохранение во времени, является изменение ориентации ядерных спинов протонов, то повышение времени спин-спиновой релаксации при увеличении напряженности магнитного поля и резкое уменьшение его в результате повторной обработки воды при меньшей напряженности поля, показанное на рис. 15, подтверждает суждение Б. П. Татаринова. [c.50]

Для исключения поляризационных явлений при измерении электропроводности диэлектрических жидкостей используют источники переменной э. д. с. весьма малых частот, чтобы период приложенного напряжения значительно превышал время релаксации заряда в жидкости. Р1ногда измерения проводят на постоянном токе, считая, что при малых токах поляризацией электродов можно пренебречь. [c.56]

Бпрадикалы представляют специальный случай РП, в которой партнеры связаны цепочкой химических связей. Они имеют две характерные особенности по сравнению с обычными РП. Одна из них состоит в том, что в бирадикалах возможно значительное обменное взаимодействие. Поэтому синглет-триплетные переходы в бирадикале эффективно происходят только прп таких напряженностях магнитного поля, когда зеемановское расщепление триплетных термов сравнивается с 5— Го-расщепленпем, В итоге эффект ХПЯ должен проходить через максимум в полях с напряженностью H=2 J. Как правило, обменный интеграл отрицателен, и с ростом магнитного поля синглетный терм пересекается с Г.-термом. Если бирадикалы образуются из электронно-возбужденного триплетного состояния, то в результате перехода из Г в S-состояние ядра поляризуются отрицательно. В общем случае знак поляризации ядер в бирадикале определяется знаком величины Г= л/ (ср. с (1.188)). Другая важная особенность бирадикала заключается в том, что радикальные центры все время остаются связанными друг с другом. Такое увеличение времени жизни радикальной пары может существенным образом сказаться на абсолютных коэффициентах усиления поляризации. Отсутствие диффузионного расхождения радикальных центров создает определенную трудность при теоретической интерпретации ХПЯ в бирадикалах. Один из центральных моментов теории ХПЯ в рамках РП — наличие процесса, конкурирующего с рекомбинацией РП в клетке (см. рис. 1.3). В обычных радикальных реакциях таким процессом является диффузия радикалов из клетки . В бирадикалах в качестве конкурирующего процесса может выступать реакция с растворителем или электронная парамагнитная релаксация. [c.218]

Экспериментальные зависимости поверхностной плотности заряда от времени поляризации хорошо описываются уравнением вида (29) Ог = сГмакс(1—т — время релаксации по Максвеллу (тм = еоеэру). При больших Еп напряжение на пленке превышает пробойное на [c.61]

Согласно принципу суперпозиции каждое изменение напряженности поля вызывает независимое изменение поляризации. Сум1марные величины получаются алгебраическим сложением изменений (приращений) и зависят от функции релаксации Ф(0. представляющей собой в простейшем случае е х [c.124]

В ПВДФ-пленках, поляризованных в полях высокой напряженности— 10 В/м и выше, не удается определить интегрированием о-бъемный заряд. Наблюдается пироэффект — непрерывное повышение тока ТСД с ростом температуры максимум в области ас-релаксации или не виден совсем, или проявляется только в виде небольшого уступа. ИК-спектры таких поляризованных пленок показывают, что после поляризации возрастает содержание кристаллической р-фазы. На возможность перестройки структуры ПВДФ под действием электрического поля указано давно. Было [c.122]

Под действием электрического поля происходит ориентация сегментов и полярных групп макромолекул, что вызывает изменение структуры и свойств полимеров. Так, например, увеличение рентгеновской степени кристалличности полиамида наблюдается после обработки его в электрических полях напряженностью 50-500 кВ/см [57]. Показано, что изменения в ИК-спектрах ПЭТР после поляризации обусловлены появлением ориентированных групп С=0 [14], Перестройка структуры полимеров, происходящая при поляризации под воздействием электрических полей, обусловливает повышение прочностных и ухудшение деформаююнвых характеристик полимеров. Например, в поляризованных пленках из поликарбоната и ПЭТФ разрушающее напряжение при растяжении возрастает на 15-50%, а время релаксации механических напряжений - в несколько раз [14], Аналогичные результаты получены для пленок на основе полярных полимеров - полиамида и политрифторхлорэтилена [57], [c.64]

Диэлектрическими потерями называется та часть энергии диэлектрика, находящегося в переменном электрическом поле, которая переходит в теплоту. Если в диэлектрике и.меются полярные молекулы, обладающие собственным дииольным моментом, или попы, ориентация или смещение которых требуют значительного времени (время релаксации), то максимум поляризации отстает во воемеии от максимума напряженности поля, т. е. имеется сдвиг фаз между напряженностью поля и гюляри-зацией. Этот сдвиг фаз и обусловливает величину диэлектрических потерь. Коэффициент диэле.ктрических поте])Ь равен в tg б, где tg б — тангенс угла диэлектрических потерь, равный отношению активной слагающей тока в диэлектрике к реактивной (см. Большая Советская Энциклопедия, т. 14, стр. 556). Прим. ред. [c.890]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология