Диэлектрики релаксационные

Первое слагаемое в формуле (4.14) описывает потери, обусловленные токами проводимости (тепло Джоуля- Ленца - электрический нагрев), второе-релаксационные потери в диэлектрике (диэлектрический нагрев) и третье-магнитные потери (магнитный нагрев). Лри о=0 в отсутствие магнитных потерь (ц"=0), с учетом формулы (2.51), формула (4.14) переходит в формулу (4.12), использованную при анализе ТВЧ-нагрева. Особенности СВЧ-нагрева заключаются в возможности более гибкого подвода энергии к технологическим объектам, а также в использовании больших удельных мощностей при одинаковых 84 [c.84]

Уравнения (УП.2), (УП.З) получены Дебаем, при условии, что все диполи в диэлектрике одинаковы и не взаимодействуют, и поэтому имеется одно время релаксации Однако в реальных диэлектриках, в частности, полимерах, процессам релаксации присуще распределение времен релаксации, описываемое релаксационным спектром . Тот факт, что диэлектрические свойства полимеров не могут быть точно описаны уравнением с одним значением времени релаксации был впервые принят во внимание Фуоссом и Кирквудом, которые прямым образом учли существование спектра времен релаксации Для полимеров . Учет распределения времени [c.235]

Однако, хотя детали надмолекулярной организации или релаксационные характеристики влияют —и подчас решающим образом—на электрическую прочность полимеров, вряд ли можно рекомендовать само свойство электрической прочности применять для исследований структуры или структурных переходов. Для этого, как мы видели, есть более прямые и эффективные методы. Задача должна ставиться наоборот зная все структурные и релаксационные факторы, влияющие на электрическую прочность, следует выбирать оптимальные структуру и условия для технической эксплуатации полимеров как диэлектриков. [c.263]

Бартенев Г. М., Зеленев Ю. В. О механизмах релаксационных процессов при температурах ниже и выше области стеклования. — В кн. Внутреннее трение в металлах, полупроводниках, диэлектриках и ферромагнетиках. М., [c.145]

Явление поляризации диэлектриков Диэлектрические потери Уравнение Дебая Релаксационный спектр ф Природа диэлектрических потерь ф Обработка экспериментальных данных ф Процессы электрической релаксации в полимерах [c.173]

Рассмотрим процесс фотоэлектронной эмиссии в РЭС вместе с рентгеновским поглощением и релаксационными процессами рентгеновской флуоресценции и эмиссии оже-электронов в одноэлектронном приближении по схеме, представленной на рис. VI. для диэлектрика. [c.136]

Для исследования поведения диэлектрика в области релаксационных потерь К. Коул и Р. Коул предложили строить графиче- [c.250]

Модель Дебая. Первое молекулярное описание релаксационной поляризации в диэлектриках было сделано Дебаем. Он постулировал, что дипольные молекулы в процессе их ориентации полем должны вращаться, совершая работу против сил трения, обусловленных соударениями. Это предположение позволило ему найти формулы (621) и вычислить время релаксации [6] [c.358]

Рис. 2.4. Характер дисперсии диэлектрической проницаемости а(<в) а - релаксационный б - резонансный в - зависимость а(со) твердого диэлектрика от частоты со поля 3

Битумам и нефтяным остаткам свойственна диполь-но-релаксационная поляризация. В этом случае повышение температуры диэлектрика сопровождается ослаблением межмолекулярных взаимодействий, мешающих ориентации диполей, что сопровождается увеличением поляризации. С другой стороны, возрастающее тепловое движение дипольных молекул мешает их ориентации в направлении поля. Диэлектрическая проницаемость нефтяных остатков увеличивается при повышении температуры от 20 °С до 40-50 °С (с 2,6 до 2,8), далее понижается, проходит через минимальное значение около 150-170 °С (2,4-2,5), после чего резко возрастает и при 240 °С достигает 3,5-3,6. Диэлектрическая проницаемость битумов при повышении температуры до 80-90 °С увеличивается до 2,7-2,8, остается почти неизменной до 160-170 °С, при дальнейшем повышении температуры увеличивается и при 250 °С достигает величины 3,2-3,3. [c.766]

Следует заметить, что выражения для электрического смещения О типа (5.19) справедливы, строго говоря, лишь для стационарных, не меняющихся во времени электрических полей. Если электрическое поле Е, приложенное к диэлектрику, периодически изменяется во времени, то электрическое смещение в каждой точке среды в данный момент времени будет зависеть не только от напряженности электрического поля и скорости его изменения, но и от предыстории среды. Если время изменения электрического поля становится соизмеримым с временем установления статистического равновесия, то в среде активную роль будут играть релаксационные процессы. Очевидно, что переход к равновесию может происходить таким образом, что будет иметь место суперпозиция релаксационных процессов. В связи с этим в реальном полимерном диэлектрике, находящемся в периодически изменяющемся электрическом иоле, вектор электрического смещения должен каким-то образом учитывать предысторию среды. [c.184]

Рассмотрим зависимость е от параметра (от = 2я(т/7), где X — время релаксации, а Г — период изменения электрического ноля в диэлектрике. Анализ уравнений, описывающих релаксационные процессы в полимерах, всегда предпочтительней проводить в терминах ют. При сот = 0 [c.187]

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]

Для аморфных и кристаллических неполярных полимеров е определяется в основном деформационной электронной поляризацией, а от частоты (в пределах 0—1011 гц) не зависит, и уменьшается с повышением температуры. Величина е" близка к 5-10 , но в определенном для каждого полимера температурно-частотном диапазоне может проходить через максимум. Для всех полимерных диэлектриков температурно-частотные зависимости е и е" обусловлены дипольной природой полимера или его примесей и релаксационным характером установления поляризации. Сорбция полимерами низкомолекулярных веществ или деформация полимеров приводит к изменению их диэлектрической проницаемости. [c.285]

В конечных аппаратах пневмотранспортных устройств, где сыпучий материал осаждается, и в приемных резервуарах для жидкостей скорость транспортируемых потоков равна нулю, и преобладающим процессом является утечка зарядов. Очевидно, что такой результат можно получить, если резко уменьшить скорость потока на некотором отрезке трубопровода по сравнению с теми участками, на которых генерируются заряды. Последнее обстоятельство используется для устранения зарядов с жидких диэлектриков путем устройства релаксационных емкостей. [c.205]

Релаксационные емкости целесообразно применять при перекачке жидких диэлектриков с удельным сопротивлением 10 —10 Ом-м. При более высоком сопротивлении продуктов размеры релаксационных емкостей становятся слишком велики. Эксперименты, проведенные при перекачке топлива Т-1, показали [240, с. 83] эффективность [c.205]

При нарушении равновесия в расположениях сегментов макромолекул, самих макромолекул или элементов надмолекулярной структуры возникают механич. Р. я. нри нарушении равновесного состояния системы электрич. или магнитных моментов — соответственно электрич. и магнитные Р. я. Поскольку подвижность электрич. диполей и магнитных моментов в ряде случаев связана с подвижностью небольших участков молекулярной цепи, то между различными видами Р. я. возникают связи, одна из форм к-рых — совпадение отдельных участков релаксационных спектров механич. и электрич. Р. я. в случае полярных диэлектриков. [c.164]

В гетерогенных системах заряды могут аккумулироваться на границах между фазами, приводя к появлению поляризации на границах раздела, часто называемой также поляризацией Максвелла — Вагнера. Это имеет место только тогда, когда фазы отличаются по значениям диэлектрической проницаемости или проводимости или одновременно по тому и другому, например в случае, когда в двухслойном диэлектрике произведение диэлектрической проницаемости 1 одной фазы на проводимость к второй фазы не равно произведению диэлектрической проницаемости второй фазы 82 на проводимость первой фазы к , т. е. когда г к ф г к- . Главной причиной поляризации на границах раздела является обычно разность проводимостей, ибо диэлектрическая проницаемость меняется от фазы к фазе значительно меньше, чем проводимость. Для накопления зарядов на границах раздела может потребоваться время порядка секунд или минут, т. е. время релаксации будет настолько велико, что эффект можно наблюдать, только проводя измерения при очень низких частотах. Однако высокая проводимость одной из фаз может сдвинуть релаксационные процессы в радиочастотную область. [c.628]

Тепловая поляризация (ионная или дипольная) происходит вследствие движения слабо связанных ионов внутри диэлектрика в направлении внешнего поля или ориентации постоянных диполей в электрич. поле. Этот вид поляризации имеет релаксационный характер, т. к. устанавливается в процессе теплового движения частиц диэлектрика за счет энергии теплового движения. Тепловая дипольная поляризация характерна для полярных полимеров, молекулы к-рых содержат группы атомов с постоянным (перманентным) дипольным моментом. Скорость установления диполь-иой поляризации в полимерах определяется временем релаксации т, к-рое в среднем требуется диполю для поворота под действием внешнего поля. Значение т зависит от строения полимера и темп-ры (см- Диэлектрические свойства). [c.368]

Электрические и магнитные релаксационные явления. Электрич. Р. я. аналогичны механическим. Так, напр., при воздействии на полярный полимерный диэлектрик статич. электрич. поля возникает релаксационный процесс установления ориентации электрич. диполей, приводящий к постепенному возрастанию значения поляризации. При циклич. гармонич. воздействиях электрич. поля поляризация изменяется с той же частотой и отстает от напряженности поля по фазе (см. Тангенс угла диэлектрических потерь. Диэлектрическая проницаемость). [c.165]

Предотвращение накопления зарядов на твердых и в жидких диэлектриках основано на увеличении их электропроводимости с помощью так называемых антистатических присадок, а при закачке диэлектрических жидкостей в резервуары кроме этого путем использования релаксационных емкостей. [c.226]

Во время заполнения или опорожнения резервуаров и других емкостей запрещается отбирать из них пробы. Эту операцию проводят после полного прекращения движения жидкости. При разливе жидкостей-диэлектриков в стеклянные и другие сосуды из изолируюидих материалов применяют воронки из электропроводящего. материала и пропущенные через них до дна сосуда заземленные металлические цепи. Чтобы уменьшить интепсивность образования зарядов статического электричества в трубопроводах для перекачки нефтепродуктов, устраивлнэт расширенные участки — релаксационные емкости. В эти емкости стекает часть зарядов, образовавшихся в жидкости при перекачке по трубопроводу. Снижения степени образования зарядов в жидкостях, струе газа или пара можно достичь также превращением загрязнения их твердыми пли жидкими частицами. Накопление зарядов на твердых диэлектриках можно уменьшить практически до безопасного значения, подбирая соответствующим образом поверхности трения. Приводные валы, которые соприкасаются с лентой, ремнем или нитями, обладающими диэлектрическими свойствами, изготовляют из материалов с неоднородной диэлектрической проницаемостью. В результате такого подбора материалов в местах контакта возникают взаимно компенсирующиеся заряды. [c.174]

Помимо этого вида релаксационной поляризации акад. А. Ф. Иоффе была установлена объемно-зарядовая поляризация (рис. 23, г), тесно связанная с электрической проводимостью. Впоследствии этим термином стали называть ряд явлений, сходство между которыми состоит в том, что поляризация в диэлектриках происходит за счет образования объемных зарядов. Сущность объемно-зарядовой поляризации заключается в том, что при движении свободных носителей заряда через диэлектрик они могут не дойти до заряженных поверхностей, к которым движутся, или подойти к ним, но не разрядиться. Тогда в диэлектрике остаются объемные заряды положительные у отрицательной поверхности и отрицательные у положительной. Эти заряды смещены не на микрорасстояния, как при обычной поляризации, а на макрорасстояния. Причина указанных явлений еще полностью не ясна. Считается, что продвижению свободных зарядов могут мешать дефекты кристаллических решеток, которые способны в некоторых случаях захватывать электроны или ионы. Иногда ионы, дошедшие до электродов, не успевают полностью разрядиться за то время, в течение которого подходят новые ионы. [c.131]

Не все технически важные свойства полимеров удоб.ны для проведения структурных исследований методами релаксационной спек-трометрии (см. стр. 231). Электропроводность и электрическая прочность относятся именно к этой категории свойств. Более того, хотя эти характеристики и взаимосвязаны, электропроводность вообще нежелательна при использовании полимерных диэлектриков, а при исследовании их методами, описанными в 1 и 2, электропроводность — своего рода помеха, поскольку ограничивает в области высоких температур применимость принципа ТВЭ. Известны случаи, когда в этой области путали диэлектрические потери с диссипацией энергии за счет наличия электропроводности. [c.261]

В физике твердого тела для различных классов кристаллов наблюдаются сверхсостояния (сверхпроводимость, ферромагнетизм и сверхпластичность для металлов, сегнетоэлектрическое состояние для диэлектриков), для квантовой жидкости (гелия) наблюдается сверхтекучесть. Полимеры обладают своим сверхсостоянием, которое называется высокоэластнческим состоянием. Высокоэластическое состояние объясняется не только структурой полимерных молекул или макромолекул, но и свойством внутреннего вращения, известным для простых молекул в молекулярной физике. Теория высокой эластичности основывается на применении конформ анионной статистики макромолекул, которая является развитием статистической физики в физике полимеров. Аморфные полимеры по структуре сложнее, чем низкомолекулярные вещества, но в их ближнем порядке примыкают к строению жидкостей. Релаксационные и тепловые свойства расплавов полимеров и жидкостей во многом аналогичны (процесс стеклования, реология). Кристаллические полимеры по своему строению похожи на твердые тела, но сложнее в том отношении, что наряду с кристаллической фазой имеют в объеме и аморфную фазу с межфазными слоями. По электрическим свойствам полимеры — диэлектрики и для них характерно электретное состояние, по магнитным свойствам полимеры — диамагнетики, а по оптическим свойствам они характеризуются ярко выраженным двойным лучепреломлением при молекулярной ориентации. При этом все полимеры обладают уникальными механиче- [c.9]

Уравнения (7.2) и (7.3) получены Дебаем при условии, что все диполи в диэлектрике одинаковы и не взаимодействуют между собой, поэтому имеется одно время релаксации т. Однако в реальных диэлектриках, в частности полимерах, процессам релаксации присуще распределение времен Xi, описываемое релаксационным спектром. Тот факт, что диэлектрические свойства полимеров не могут быть точно описаны уравнением с одним т, был впервые принят во внимание Фуоссом и Кирквудом [7.2], которые прямым образом учли существование спектра времен релаксации для полимеров. Учет распределения времен релаксации в конденсированных системах, в которых отсутствуют дальнодействующие силы, сделан в теории диэлектрических свойств слабополярных систем. Если функция распределершя времен релаксации является симметричной, то для обобщенной диэлектрической проницаемости может быть использовано модифицированное уравнение Дебая вида [c.177]

По терминологии Михайлова [157] в полимерах возможны два вида релаксации дипольно-групповая и дипольно-сегмен-тальная. Первый из этих видов релаксации связан с мелкомасштабным движением диполей в главной цепи и боковых привесках (сразу отметим, что по классификации релаксационной спектрометрии это определение переходов включает как собственно р-переходы, так и у-переходы). На рис. X. 2 представлены зависимости как для р- так и для а-переходов. В полимерах а-релаксация связана с сегментальным движением, которое ответственно за структурное и механическое стеклование. Если охлаждение расплава полимера происходит достаточно медленно, чтобы успевала устанавливаться равновесная структура в ближнем порядке, а частоты воздействия электрических полей достаточно большие (обычно больше 10 " Гц), то сегментальная форма движения перестанет успевать следовать за изменением электрического поля раньше, чем произойдет структурное стеклование. Иными словами при температуре Та, > Гст тем большей, чем больше частота, будет наблюдаться электрическое стеклование, в результате которого полимер теряет свойства жидкого диэлектрика и приобретает свойства твердого. Этой температуре соответствует максимум диэлектри- [c.240]

Процессы, в которых равновесие устанавливается во Времени, называются релаксационными. К пнм относятся выравнивание неравномерно распределенной концентрации растворенного вещества результате диффузии, ориегггация молекул диэлектрика в электрическом поле или обратный переход ориентированных диполей хаотическому распределению после удаления внешнего электри- веского поля (глава XI), а также процесс развития высокоэластич ческой деформации. [c.167]

Реальные полимерные диэлектрики обычно описываются не одним временем релаксации, а спектром времен релаксации. Существует несколько причин, приводящих к появлению спектра времен релаксации. К их числу относятся неодинаковая скорость протекания релаксационных процессов на разных участках тела и наличие различных релаксационных механизмов. В случае полимеров к появлению спектров времен релаксации, по-видимому, приводит уже само наличие длинных полимерных цепей и специфика межрлолекулярного взаимодействия. [c.185]

Основы физики диэлектриков в нашей стране были заложены в 20—30-х годах работами А. Ф. Иоффе и его сотрудников— А. П. Александрова, А. Ф. Вальтера, В. А. Фока и др. От изучения электрических свойств кристаллов, стекол и жидкостей по мере синтезирования полимерных материалов (в это время М. М. Котон впервые в нашей стране получил полистирол) советские ученые переходили к исследованиям электрических свойств полимеров. Этому способствовало и создание релаксационной теории теплового движения длннноцепочечных молекул полимеров, разработанной П. П. Кобеко, Ю. С. Лазуркиным, Е.В. Кувшинским, В. А. Каргиным, Г. А. Слонимским, Г. М. Бартеневым, И. И. Шишкиным и др. [c.7]

Неполярные полимерные материалы, содержащие в небольшом количестве полярные примеси (остатки катализатора, стабилизаторы), можно рассматривать как композиционные материалы. Если такая примесь имеет значительную электрическую проводимость, то в таком полимерном материале наряду с релаксационными потерями, свойственными полимеру и примеси, будут еще релаксационные диэлектрические потери, вызванные полярнзаиией неоднородного диэлектрика (поляризация Максвелла— Вагнера). Если включения проводяндего вещества обозначить индексом 1, а полимерную матрицу индексом 2, то при [c.125]

Наличие различных физич. механизмов Р. я. приводит к тому, что при исследовании Р. я. в широком интервале темп-р обнаруживается несколько релаксационных переходов. Релаксационный процесс, наблюдающийся при наиболее высокой темп-ре, наз. а-переходом, а связанный с ним процесс — а-релакса-цией расположенные при более низкой темп-ре переходы и соответствующие им процессы обозначают буквами f , V, б и т. д. (По др. классификации а-пере-ходом называют стеклование.) Во всех этих случаях одно и то же изменение в расположении участвующих в данном релаксационном процессе частиц происходит при различных темп-рах за разное время, причем тем быстрее, чем выше темп-ра. Соответственно одно и то же изменение релаксирующей величины (напр., деформации тела, поляризации диэлектрика, намагниченности магнетика, объема тела при набухании) достигается при нагревании быстрее. Эта эквивалентность влияния времени и темп-ры на Р. я., получившая название суперпозиции принципа температурно-временного, широко используется как для сопоставления полученных в разных температурно-временных режимах экспериментальных данных по Р. я., так и для регулирования релаксационных процессов при переработке полимеров в изделия. Если Р. я. определяются не одним, а несколькими взаимосвязанными процессами (напр., при кристаллизации, когда росту кристаллитов предшествует образование зародышей), принщт температурновременной суперпозиции нарушается. [c.164]