Էլեկտրական թափանցելիություն

Թափանցելիությունը այն մեծությունն է, որը բնութագրում է կոնդենսատորի թիթեղների միջև տեղադրված դիէլեկտրիկի հզորությունը: Ինչպես գիտեք, հարթ կոնդենսատորի հզորությունը կախված է թիթեղների մակերեսի չափից (քան ավելի մեծ տարածքթիթեղներ, որքան մեծ է տարողունակությունը), թիթեղների միջև հեռավորությունը կամ դիէլեկտրիկի հաստությունը (որքան հաստ է դիէլեկտրիկը, այնքան փոքր է հզորությունը), ինչպես նաև դիէլեկտրիկի նյութից, որի բնութագիրը էլեկտրական թափանցելիությունն է:

Թվային առումով, էլեկտրական թափանցելիությունը հավասար է կոնդենսատորի թողունակության հարաբերակցությանը նույն որոշ դիէլեկտրիկով օդային կոնդենսատոր... Կոմպակտ կոնդենսատորներ ստեղծելու համար անհրաժեշտ է օգտագործել բարձր էլեկտրական թափանցելիությամբ դիէլեկտրիկներ: Դիէլեկտրիկների մեծ մասի էլեկտրական թափանցելիությունը մի քանի միավոր է:

Տեխնոլոգիայում ձեռք են բերվել բարձր և գերբարձր էլեկտրական թափանցելիությամբ դիէլեկտրիկներ: Նրանցից շատերը ռուտիլ են (տիտանի երկօքսիդ):

Գծապատկեր 1. Միջավայրի էլեկտրական թափանցելիություն

Դիէլեկտրիկի կորստի անկյուն

«Դիէլեկտրիկներ» հոդվածում մենք ուսումնասիրեցինք DC և AC միացումում դիէլեկտրիկի ներառման օրինակներ: Պարզվեց, որ երբ իրական դիէլեկտրիկը աշխատում է փոփոխական լարման արդյունքում ձևավորված էլեկտրական դաշտում, ջերմային էներգիան ազատվում է: Այս դեպքում ներծծվող հզորությունը կոչվում է դիէլեկտրական կորուստ:«AC թողունակություն պարունակող միացում» հոդվածում կապացուցվի, որ իդեալական դիէլեկտրիկում տարողունակ հոսանքը լարումը տանում է 90 ° -ից փոքր անկյան տակ: Իրական դիէլեկտրիկում capacitive հոսանքը տանում է լարումը 90 ° -ից փոքր անկյան տակ: Անկյունի նվազման վրա ազդում է արտահոսքի հոսանքը, այլապես կոչվում է հաղորդման հոսանք:

Իրական դիէլեկտրիկով միացումով հոսող լարման և հոսանքի միջև եղած տարբերությունը 90 ° կոչվում է դիէլեկտրական կորստի անկյուն կամ կորստի անկյուն և նշվում է δ (դելտա): Ավելի հաճախ, ոչ թե անկյունն ինքն է որոշվում, այլ այս անկյունի շոշափողը -tg δ.

Պարզվել է, որ դիէլեկտրիկ կորուստները համաչափ են լարման քառակուսու, փոփոխական հոսանքի հաճախականության, կոնդենսատորի հզորության և դիէլեկտրական կորուստների անկյան շոշափման:

Հետևաբար, որքան մեծ է դիէլեկտրիկի կորստի շոշափումը, tan δ, այնքան ավելի մեծ է էներգիայի կորուստը դիէլեկտրիկում, այնքան վատ է դիէլեկտրիկ նյութը: Համեմատաբար բարձր tan δ (0.08 - 0.1 և ավելի կարգի) նյութերը աղքատ մեկուսիչներ են: Համեմատաբար ցածր tan δ (0.0001 կարգի) նյութերը լավ մեկուսիչներ են:

Ինչպես ցույց է տալիս փորձը, կոնդենսատորի հզորությունը կախված է ոչ միայն դրա բաղադրիչ հաղորդիչների չափից, ձևից և հարաբերական դիրքից, այլև այդ հաղորդիչների միջև տարածությունը լրացնող դիէլեկտրիկի հատկություններից: Դիէլեկտրիկի ազդեցությունը կարող է հաստատվել ՝ օգտագործելով հետևյալ փորձը: Եկեք լիցքավորենք հարթ կոնդենսատորը և դիտարկենք էլեկտրոմետրի ընթերցումները, որոնք չափում են կոնդենսատորի լարումը: Եկեք այնուհետև չլիցքավորված էբոնիտե ափսե մղենք կոնդենսատորի մեջ (նկ. 63): Մենք կտեսնենք, որ սալերի միջև պոտենցիալ տարբերությունը նկատելիորեն կնվազի: Եթե ​​էբոնիտը հեռացվի, էլեկտրոմետրերի ցուցանիշները մնում են նույնը: Սա ցույց է տալիս, որ օդը էբոնիտով փոխարինելիս կոնդենսատորի հզորությունը մեծանում է: Էբոնիտի փոխարեն վերցնելով ինչ -որ այլ դիէլեկտրիկ, մենք ստանում ենք նման արդյունք, բայց միայն կոնդենսատորի հզորության փոփոխությունը տարբեր կլինի: Եթե ​​կոնդենսատորի հզորությունն է, որի թիթեղների միջև կա վակուում, և նույն կոնդենսատորի հզորությունն է, երբ թիթեղների միջև ամբողջ տարածքը լցված է, առանց օդային բացերի, ինչ -որ տեսակի դիէլեկտրիկով, ապա տարողունակությունը կլինի մի քանի անգամ ավելի մեծ, քան հզորությունը, որտեղ դա կախված է միայն դիէլեկտրիկի բնույթից: Այսպիսով, կարելի է գրել

Բրինձ 63. Կոնդենսատորի հզորությունը մեծանում է, երբ էբոնիտային թիթեղը մղվում է նրա թիթեղների արանքում: Էլեկտրոմետրերի տերևները ընկնում են, չնայած լիցքը մնում է նույնը

Քանակը կոչվում է հարաբերական դիէլեկտրական հաստատուն կամ պարզապես միջավայրի դիէլեկտրական հաստատուն, որը լրացնում է կոնդենսատորի թիթեղների միջև եղած տարածությունը: Սեղան 1 -ը ցույց է տալիս որոշ նյութերի դիէլեկտրական կայունության արժեքները:

Աղյուսակ 1. Որոշ նյութերի դիէլեկտրական հաստատուն

Նյութ
Waterուր (մաքուր)
Կերամիկա (ռադիոտեխնիկա)

Վերոնշյալը ճիշտ է ոչ միայն հարթ կոնդենսատորի, այլև ցանկացած ձևի կոնդենսատորի համար. Օդը փոխարինելով ինչ -որ դիէլեկտրիկով, մենք կոնդենսատորի հզորությունը բազմապատկում ենք:

Խստորեն ասած, կոնդենսատորի հզորությունը մի քանի անգամ ավելանում է միայն այն դեպքում, երբ մի ափսեից մյուսը անցնող դաշտային բոլոր գծերը անցնում են տվյալ դիէլեկտրիկում: Դա կլինի, օրինակ, կոնդենսատորի համար, որն ամբողջությամբ ընկղմված է մեծ անոթի մեջ լցված ինչ -որ դիէլեկտրական հեղուկի մեջ: Այնուամենայնիվ, եթե թիթեղների միջև հեռավորությունը փոքր է դրանց չափերի համեմատ, ապա կարելի է ենթադրել, որ բավական է լրացնել միայն սալերի միջև եղած տարածությունը, քանի որ հենց այստեղ է, որ կոնդենսատորի էլեկտրական դաշտը գործնականում կենտրոնացված է: Այսպիսով, հարթ կոնդենսատորի համար բավական է միայն թիթեղների միջև ընկած տարածությունը դիէլեկտրիկով լցնել:

Թիթեղների միջև տեղադրելով բարձր դիէլեկտրիկ հաստատուն ունեցող նյութ, կարող է մեծապես բարձրացվել կոնդենսատորի հզորությունը: Սա կիրառվում է գործնականում, և սովորաբար ոչ թե օդը կոնդենսատորի համար ընտրվում է որպես դիէլեկտրիկ, այլ ապակի, պարաֆին, միկա և այլ նյութեր: Նկ. 64-ը ցույց է տալիս տեխնիկական կոնդենսատոր, որի մեջ դիէլեկտրիկը պարաֆինով ներծծված թղթե ժապավեն է: Դրա ծածկերը մետաղյա թիթեղներ են ՝ երկու կողմից սեղմված մոմապատ թղթի վրա: Նման կոնդենսատորների հզորությունը հաճախ հասնում է մի քանի միկրոֆարադի: Այսպիսով, օրինակ, չափի ռադիոսիրական կոնդենսատոր լուցկու տուփունի 2 μF հզորություն:

Բրինձ 64. Տեխնիկական հարթ կոնդենսատոր `ա) հավաքված; բ) մասամբ ապամոնտաժված `1 և 1"- ստանիոլային ժապավեններ, որոնց միջև դրված են մոմապատ բարակ թղթի ժապավեններ: ժապավեններ 1 և 1 »՝ կոնդենսատորը միացնելու համար

Հասկանալի է, որ կոնդենսատորի արտադրության համար հարմար են միայն շատ լավ մեկուսիչ հատկություններ ունեցող դիէլեկտրիկները: Հակառակ դեպքում լիցքերը հոսելու են դիէլեկտրիկի միջոցով: Հետևաբար, ջուրը, չնայած իր բարձր դիէլեկտրիկ հաստատունին, ամենևին պիտանի չէ կոնդենսատորների արտադրության համար, քանի որ միայն ծայրահեղ մանրակրկիտ մաքրված ջուրը բավականաչափ լավ դիէլեկտրիկ է:

Եթե ​​հարթ կոնդենսատորի թիթեղների միջև տարածությունը լցված է դիէլեկտրական կայունությամբ միջավայրով, ապա հարթ կոնդենսատորի բանաձևը (34.1) ձև է ստանում

Այն, որ կոնդենսատորի հզորությունը կախված է շրջակա միջավայրից, վկայում է այն մասին, որ դիէլեկտրիկայի ներսում էլեկտրական դաշտը փոխվում է: Մենք տեսանք, որ կոնդենսատորը դիէլեկտրիկով դիէլեկտրիկ հաստատունով լցնելիս հզորությունը մի քանի անգամ ավելանում է: Սա նշանակում է, որ ափսեների վրա միևնույն լիցքերով նրանց միջև պոտենցիալ տարբերությունը նվազում է գործոնով: Բայց պոտենցիալ տարբերությունն ու դաշտի ուժը միմյանց հետ կապված են հարաբերությամբ (30.1): Հետևաբար, պոտենցիալ տարբերության նվազումը նշանակում է, որ կոնդենսատորի դաշտի ուժը, երբ այն լցվում է դիէլեկտրիկով, կրճատվում է գործոնով: Սա է կոնդենսատորի հզորության բարձրացման պատճառը: անգամ ավելի քիչ, քան վակուումում: Այսպիսով, մենք եզրակացնում ենք, որ դիէլեկտրիկում տեղադրված կետային լիցքերի համար Կուլոնի օրենքը (10.1) ունի ձև

ՎԻՐՏՈԱԼ ԼԱԲՈՐԱՏՈՐԻ ԱՇԽԱՏԱՆՔ թիվ 3 FՐԱԳԻՐ

ԱՊԱՌԻՆ ՄԱՐՄԻՆԻ ՖԻSԻԿԱ

Իրականացման մեթոդական ցուցումներ լաբորատոր աշխատանքԹիվ 3 ֆիզիկայի «Պինդ վիճակ» բաժնում `կրթության բոլոր ձևերի տեխնիկական մասնագիտությունների ուսանողների համար

Կրասնոյարսկ 2012 թ

Գրախոս

Ֆիզմաթ գիտությունների թեկնածու, դոցենտ Օ.Ն. Բանդուրինա

(Սիբիրի պետական ​​օդատիեզերական համալսարան

անվան ակադեմիկոս Մ.Ֆ. Ռեշետնև)

Տպագրվել է ՏՀՏ մեթոդական հանձնաժողովի որոշմամբ

Կիսահաղորդիչների դիէլեկտրական կայունության որոշում: Պինդ վիճակի ֆիզիկայի թիվ 3 վիրտուալ լաբորատոր աշխատանք. Տեխնոլոգիայի ուսանողների համար ֆիզիկայի «Պինդ վիճակ» բաժնի ֆիզիկական լաբորատոր աշխատանքի թիվ 3 լաբորատոր աշխատանքի իրականացման մեթոդական ցուցումներ: մասնագետ: կրթության բոլոր ձևերը / կոմպ. ՝ Ա.Մ. Խարկով; Սիբ. պետություն օդատիեզերական un-t. - Կրասնոյարսկ, 2012:- 21 էջ

Սիբիրի պետական ​​տիեզերագնացություն

Ակադեմիկոս Մ.Ֆ. -ի անվան համալսարան Ռեշետնև, 2012

Ներածություն …………………………………………………………………………… 4

Լաբորատոր աշխատանքի ընդունում ……………………………………………………… 4

Պաշտպանության համար լաբորատոր աշխատանքների գրանցում …………………………………… ... 4

Կիսահաղորդիչների դիէլեկտրիկ հաստատունի որոշում ………… ........ 5

Մեթոդի տեսություն ………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… 5

Դիէլեկտրիկ մշտական ​​չափման տեխնիկա ………………… .. …… ..11

Չափման արդյունքների մշակում ……………………… .. ……………………… 16

Թեստային հարցեր …………………………………………………………………… .17

Թեստ ……………………………………………………………………………… .17

Հղումներ …………………………………………………………… 20

Հավելված ……………………………………………………………………… 21

ՆԵՐԱՈԹՅՈՆ

Տվյալներ ուղեցույցներպարունակում է նկարագրություններ լաբորատոր աշխատանքների համար, որոնք օգտագործում են վիրտուալ մոդելներ «Կոշտ վիճակի ֆիզիկա» դասընթացից:

Լաբորատոր աշխատանքի ընդունում.

Ուսուցչի կողմից անցկացվում է խմբերով `յուրաքանչյուր աշակերտի անձնական հարցմամբ: Ընդունման համար.

1) Յուրաքանչյուր ուսանող նախապես պատրաստում է այս լաբորատոր աշխատանքի իր անձնական ամփոփագիրը.

2) Ուսուցիչն անհատապես ստուգում է ռեֆերատի դիզայնը և հարցեր տալիս արդյունքների տեսության, չափման տեխնիկայի, տեղադրման և մշակման վերաբերյալ.

3) Աշակերտը պատասխանում է տրված հարցեր;

4) Ուսուցիչը թույլ է տալիս աշակերտին աշխատել և իր ստորագրությունը դնում է աշակերտի ամփոփագրում:

Պաշտպանության համար լաբորատոր աշխատանքի գրանցում.

Պաշտպանական աշխատանքների համար լիովին ավարտված և պատրաստված պետք է համապատասխանի հետևյալ պահանջներին.

Բոլոր կետերի կատարում. Պահանջվող արժեքների բոլոր հաշվարկները, բոլոր աղյուսակները լրացվում են թանաքով, կառուցված են բոլոր գրաֆիկները և այլն:

Ամանակացույցը պետք է համապատասխանի ուսուցչի բոլոր պահանջներին:

Աղյուսակների բոլոր արժեքների համար համապատասխան չափման միավորը պետք է գրանցվի:

Յուրաքանչյուր գրաֆիկի համար եզրակացությունները գրանցվում են:

Պատասխանը գրված է սահմանված ձևով:

Պատասխանի եզրակացությունները գրանցվում են:

ԿԻՍԱԲԱUCTՈUCTՈԹՅՈՆՆԵՐԻ ԴԻԵԼԵԿՏՐԱԿԱՆ ԹՈMԹՅՈՆՈԹՅՈՆԸ

Մեթոդի տեսություն

ԲեւեռացումԱրդյո՞ք դիէլեկտրիկի բևեռացման ունակությունը էլեկտրական դաշտի ազդեցության տակ է, այսինքն. տիեզերքի փոփոխված կապված լիցքավորված դիէլեկտրիկ մասնիկների դասավորվածությունը:

Ամենակարևոր սեփականությունըդիէլեկտրիկները էլեկտրական բևեռացման իրենց ունակությունն են, այսինքն. էլեկտրական դաշտի ազդեցության տակ լիցքավորված մասնիկների կամ մոլեկուլների ուղղորդված տեղաշարժ տեղի է ունենում սահմանափակ տարածության վրա: Էլեկտրական դաշտի ազդեցության տակ լիցքերը տեղաշարժվում են ինչպես բևեռային, այնպես էլ ոչ բևեռային մոլեկուլներում:

Կան մեկ տասնյակից ավելի տարբեր տեսակներբեւեռացում: Եկեք նայենք դրանցից մի քանիսին.

1. Էլեկտրոնային բևեռացումԱրդյո՞ք էլեկտրոնային ուղեծրի տեղաշարժը համեմատվում է դրական լիցքավորված միջուկի հետ: Այն հանդիպում է ցանկացած նյութի բոլոր ատոմներում, այսինքն. բոլոր դիէլեկտրիկներում: Էլեկտրոնային բևեռացումը հաստատվում է 10 -15 -10 -14 վրկ ժամանակաշրջանում:

2. Իոնային բևեռացում- հակադիր լիցքավորված իոնների միմյանց նկատմամբ տեղաշարժը իոնային կապերով նյութերում: Ստեղծման ժամանակը `10 -13 -10 -12 վ. Էլեկտրոնային և իոնային բևեռացումը բևեռացման ակնթարթային կամ դեֆորմացիոն տեսակ են:

3. Երկբևեռ կամ կողմնորոշիչ բևեռացումերկբևեռների էլեկտրական դաշտի ուղղությամբ կողմնորոշման պատճառով: Բևեռային դիէլեկտրիկներն ունեն երկբևեռ բևեռացում: Ստեղծման ժամանակը `10 -10 -10 -6 վ: Երկբևեռ բևեռացումը բևեռացման դանդաղ կամ հանգստացնող տեսակ է:

4. Միգրացիոն բևեռացումդիտվում է ոչ միատարր դիէլեկտրիկներում, որոնցում էլեկտրական լիցքերը կուտակվում են անհամասեռությունների հատվածի սահմանին: Միգրացիոն բեւեռացման հաստատման գործընթացները շատ դանդաղ են եւ կարող են տեւել րոպեներ կամ նույնիսկ ժամեր:

5. Իոնային թուլացման բեւեռացումառաջանում է էլեկտրական դաշտի ազդեցության տակ թույլ կապակցված իոնների չափից ավելի փոխանցումից ՝ վանդակային հաստատունից ավելի տարածությունների վրա: Իոնային թուլացման բևեռացումն արտահայտվում է որոշ բյուրեղային նյութերի մեջ `իոնների տեսքով կամ բյուրեղյա վանդակի չամրացված փաթեթավորման դեպքում կեղտերի առկայության դեպքում: Ստեղծման ժամանակը `10 -8 -10 -4 վ:

6. Էլեկտրոնային թուլացման բևեռացումառաջանում է ջերմային էներգիայով գրգռված ավելորդ «թերի» էլեկտրոնների կամ «անցքերի» պատճառով: Բևեռացման այս տեսակը սովորաբար հանգեցնում է բարձր դիէլեկտրական կայունության:

7. Ինքնաբուխ բևեռացում- ինքնաբուխ բևեռացում, որը տեղի է ունենում որոշ նյութերում (օրինակ ՝ Ռոշելի աղ) որոշակի ջերմաստիճանային տիրույթում:

8. Էլաստո-երկբևեռ բևեռացումկապված փոքր անկյունների երկբևեռների առաձգական պտույտի հետ:

9. Մնացորդային բեւեռացում- բևեռացում, որը որոշ նյութերի (էլեկտրատների) մեջ երկար ժամանակ մնում է էլեկտրական դաշտի հեռացումից հետո:

10. Ռեզոնանսային բեւեռացում... Եթե ​​էլեկտրական դաշտի հաճախականությունը մոտ է երկբևեռների թրթռումների բնական հաճախականությանը, ապա մոլեկուլների թրթռումները կարող են մեծանալ, ինչը կհանգեցնի երկբևեռ դիէլեկտրիկում ռեզոնանսային բևեռացման: Ռեզոնանսային բևեռացում նկատվում է ինֆրակարմիր շրջանում գտնվող հաճախականությունների վրա: Իսկական դիէլեկտրիկը կարող է միաժամանակ ունենալ մի քանի տեսակի բևեռացում: Բևեռացման որոշակի տեսակի տեսքը որոշվում է ֆիզիկաքիմիական հատկություններնյութերը և օգտագործվող հաճախականությունների տիրույթը:

Հիմնական պարամետրեր.

ε - դիէլեկտրական հաստատուն- նյութի բևեռացման ունակության չափում. դա արժեք է, որը ցույց է տալիս, թե տվյալ նյութում էլեկտրական լիցքերի փոխազդեցության ուժը քանի անգամ ավելի փոքր է, քան վակուումում: Դիէլեկտրիկի ներսում արտաքին դաշտին հակառակ դաշտ է հայտնվում:

Արտաքին դաշտի ուժը թուլանում է վակուումում նույն լիցքերի դաշտի համեմատ ε գործոնով, որտեղ ε հարաբերական թույլտվությունը:

Եթե ​​կոնդենսատորի թիթեղների միջև ընկած վակուումը փոխարինվում է դիէլեկտրիկով, ապա բևեռացման արդյունքում հզորությունը մեծանում է: Դիէլեկտրիկ հաստատունի պարզ սահմանումը հիմնված է դրա վրա.

որտեղ C 0- ը կոնդենսատորի հզորությունն է, որի թիթեղների միջև կա վակուում:

C d- ն նույն կոնդենսատորի հզորությունն է դիէլեկտրիկով:

Դիէլեկտրական հաստատունε իզոտրոպ միջավայրի ε որոշվում է հարաբերակցությամբ.

(2)

որտեղ χ է դիէլեկտրիկ զգայունությունը:

D = tan δ - դիէլեկտրական կորստի շոշափում

Դիէլեկտրիկ կորուստ -կորուստներ էլեկտրական էներգիաառաջացել է դիէլեկտրիկներում հոսանքների հոսքի պատճառով: Տարբերակել հոսանքի I sk.pr հաղորդակցության միջոցով, որը պայմանավորված է փոքր շարժական իոնների փոքր քանակությամբ դիէլեկտրիկներում առկայությամբ և բևեռացման հոսանքներով: Էլեկտրոնային և իոնային բևեռացման դեպքում բևեռացման հոսանքը կոչվում է տեղաշարժի հոսանք I սմ, այն շատ կարճատև է և չի գրանցվում գործիքներով: Բեւեռացման հետաձգված (թուլացման) տեսակների հետ կապված հոսանքները կոչվում են կլանող հոսանքներ I abs: Վ ընդհանուր դեպքընդհանուր հոսանքը դիէլեկտրիկում սահմանվում է ՝ I = I abs + I sk.pr. Բևեռացում հաստատելուց հետո ընդհանուր հոսանքը հավասար կլինի. I = I sk.pr. Եթե ​​մշտական ​​դաշտում բևեռացման հոսանքներ են առաջանում այն ​​պահին, երբ լարումը միացված և անջատված է, և ընդհանուր հոսանքը որոշվում է հավասարման համաձայն. I = I sk.pr, ապա փոփոխական դաշտում բևեռացման հոսանքներ են առաջանում այս պահին լարման բևեռականության հակադարձում: Որպես հետևանք, այլընտրանքային դաշտում դիէլեկտրիկի կորուստները կարող են զգալի լինել, հատկապես, եթե կիրառվող լարման կես ժամանակահատվածը մոտենա բևեռացման կարգավորմանը:

Նկ. 1 (ա) –ը ցույց է տալիս դիէլեկտրիկով կոնդենսատորի համարժեք միացում ՝ փոփոխական լարման շղթայում: Այս սխեմայում իրական դիէլեկտրիկով կոնդենսատորը, որն ունի կորուստներ, փոխարինվում է իդեալական C կոնդենսատորով `զուգահեռաբար միացված ակտիվ դիմադրությամբ R- ով: 1 (բ) ցույց է տալիս քննարկվող շղթայի հոսանքների և լարման վեկտորային դիագրամը, որտեղ U- ն շրջանագծի լարվածությունն է. I ak - ակտիվ հոսանք; I p - ռեակտիվ հոսանք, որը փուլում ակտիվ բաղադրիչից առաջ է 90 ° -ով. I ∑ - ընդհանուր ընթացիկ: Այս դեպքում.

Բրինձ 1. (ա) - դիագրամ; բ) - հոսանքների և լարման վեկտորային դիագրամ

Դիէլեկտրիկի կորստի անկյունը կոչվում է δ անկյուն, որը լրացնում է փուլային փոփոխության անկյունը φ ընթացիկ I ∑ և U լարման հզորության միջև մինչև 90 °: Փոփոխական դաշտում դիէլեկտրիկներում կորուստները բնութագրվում են դիէլեկտրիկի կորստի անկյան շոշափմամբ `tan δ = I a / I p.

Բարձր հաճախականությամբ դիէլեկտրիկների համար դիէլեկտրական կորստի անկյան շոշափման սահմանափակող արժեքները չպետք է գերազանցեն (0.0001 - 0.0004), իսկ ցածր հաճախականության դեպքում `(0.01 - 0.02):

Ε եւ tan δ կախվածությունը T ջերմաստիճանից եւ ω հաճախականությունից

Նյութերի դիէլեկտրական պարամետրերը տարբեր աստիճանիկախված ջերմաստիճանից և հաճախականությունից: Մեծ թվովդիէլեկտրիկ նյութերը թույլ չեն տալիս լուսաբանել այդ գործոններից կախվածության բոլոր հատկությունները:

Հետեւաբար, Նկ. 2 (ա, բ) շոու ընդհանուր միտումներըբնորոշ որոշ խոշոր խմբերի համար, այսինքն. ցուցադրվում են դիէլեկտրիկ հաստատունի բնորոշ կախվածությունները T (a) ջերմաստիճանից և ω (b) հաճախականությունից:

Բրինձ 2. Թույլտվության իրական (εʹ) և երևակայական (εʺ) մասերի հաճախականության կախվածությունը կողմնորոշիչ թուլացման մեխանիզմի առկայության դեպքում

Բարդ դիէլեկտրական հաստատուն:Թուլացման գործընթացների առկայության դեպքում հարմար է գրել դիէլեկտրական կայունությունը բարդ ձևով: Եթե ​​Debye բանաձևը վավեր է բևեռայնության համար.

(3)

որտեղ, τ է թուլացման ժամանակը, α 0 ՝ վիճակագրական կողմնորոշիչ բևեռայնությունը: Այնուհետև, ենթադրելով, որ տեղական դաշտը հավասար է արտաքինին, մենք ստանում ենք (CGS- ում).

Εʹ- ի և εʺ- ի գրաֆիկները ωτ արտադրանքի դիմաց ներկայացված են Նկ. 2. Ուշադրություն դարձրեք, որ εʹ (ε) -ի իրական մասի նվազում տեղի է ունենում εʺ առավելագույնի (ε) երեւակայական մասի մոտ:

Εʹ և εʺ հաճախականության տատանումների նման ընթացքը ծառայում է որպես հաճախակի օրինակավելի ընդհանուր արդյունք, ըստ որի εʹ (ω) հաճախականությունից ենթադրում է նաև εʺ (ω) կախվածությունը հաճախականությունից: SI համակարգում 4π- ը պետք է փոխարինվի 1 / ε 0 -ով:

Կիրառական դաշտի ազդեցության ներքո ոչ բևեռային դիէլեկտրիկի մոլեկուլները բևեռացված են ՝ դառնալով երկբևեռ ՝ դրդված երկբևեռ պահով μ եւդաշտի ուժին համամասնական.

(5)

Բևեռային դիէլեկտրիկում μ բևեռային մոլեկուլի երկբևեռ պահը ընդհանուր դեպքում հավասար է ներքին μ 0 և ինդուկցիոն μ վեկտորային գումարին եւպահեր:

(6)

Այս երկբևեռների ստեղծած դաշտի ուժերը համաչափ են երկբևեռ մոմենտին և հակադարձ համեմատական ​​են հեռավորության խորանարդին:

Ոչ բևեռային նյութերի համար սովորաբար ε = 2 - 2.5 և կախված չէ մինչև ω ≈10 12 Հց հաճախականությունից: Ε -ի կախվածությունը ջերմաստիճանից պայմանավորված է նրանով, որ երբ այն փոխվում է, փոխվում են պինդի գծային չափերը և հեղուկ և գազային դիէլեկտրիկների ծավալները, ինչը փոխում է մոլեկուլների թիվը n մեկ միավորի ծավալով

և նրանց միջև եղած հեռավորությունը: Օգտագործելով դիէլեկտրիկայի տեսությունից հայտնի հարաբերությունները F = n \μ եւեւ F =ε 0 (ε - 1) E,որտեղ Ֆ- նյութի բևեռացում, ոչ բևեռային դիէլեկտրիկների համար մենք ունենք.

(7)

E = const- ի համար նաև μ եւ= const և ջերմաստիճանի փոփոխությունը ε- ում պայմանավորված է միայն n- ի փոփոխությամբ, որը գծային գործառույթջերմաստիճանը Θ, կախվածությունը ε = ε (Θ) նույնպես գծային է: Բևեռային դիէլեկտրիկների համար վերլուծական կախվածություններ չկան, և սովորաբար օգտագործվում են էմպիրիկ:

1) increasingերմաստիճանի բարձրացման հետ մեկտեղ դիէլեկտրիկի ծավալը մեծանում է, և դիէլեկտրական կայունությունը փոքր -ինչ նվազում է: Ε -ի նվազումը հատկապես նկատելի է ոչ բեւեռային դիէլեկտրիկների մեղմացման եւ հալման շրջանում, երբ դրանց ծավալը զգալիորեն աճում է: Ուղեծիրներում էլեկտրոնների պտույտի բարձր հաճախականության պատճառով (10 15 –10 16 Հց կարգի), էլեկտրոնային բևեռացման հավասարակշռության վիճակի հաստատման ժամանակը շատ կարճ է, և ոչ բևեռային դիէլեկտրիկների ε թույլատրելիությունը կախված չէ դաշտից հաճախականությունը հաճախակի օգտագործվող հաճախականությունների տիրույթում (մինչև 10 12 Հց):

2) temperatureերմաստիճանի բարձրացման դեպքում առանձին իոնների միջև կապերը թուլանում են, ինչը հեշտացնում է նրանց փոխազդեցությունը արտաքին դաշտի ազդեցության ներքո, և դա հանգեցնում է իոնային բևեռացման և դիէլեկտրական կայունության աճի: Իոնային բևեռացման վիճակը հաստատելու համար պահանջվող ժամանակի կարճության պատճառով (10 13 Հց կարգով, որը համապատասխանում է իոնների թրթռման բնական հաճախականությանը բյուրեղյա վանդակ) սովորական դաշտի արտաքին դաշտի հաճախականության փոփոխությունը գործնականում ոչ մի ազդեցություն չի ունենում իոնային նյութերի ε արժեքի վրա:

3) Բևեռային դիէլեկտրիկների դիէլեկտրական կայունությունը խիստ կախված է արտաքին դաշտի ջերմաստիճանից և հաճախությունից: Երբ ջերմաստիճանը բարձրանում է, մասնիկների շարժունակությունը մեծանում է, և նրանց միջև փոխազդեցության էներգիան նվազում է, այսինքն. նրանց կողմնորոշումն ավելի դյուրին է դառնում արտաքին դաշտի ազդեցության ներքո `երկբևեռ բևեռացումն ու դիէլեկտրիկ մշտական ​​աճը: Այնուամենայնիվ, այս գործընթացը շարունակվում է միայն մինչև որոշակի ջերմաստիճան: Temperatureերմաստիճանի հետագա բարձրացման դեպքում ε թափանցելիությունը նվազում է: Քանի որ երկբևեռների կողմնորոշումը դաշտի ուղղությամբ իրականացվում է գործընթացում ջերմային շարժումիսկ ջերմային շարժումով բևեռացման հաստատումը ժամանակատար է: Այս ժամանակը այնքան երկար է, որ փոփոխական դաշտերբարձր հաճախականությամբ երկբևեռները ժամանակ չունեն կողմնորոշվելու դաշտի երկայնքով, իսկ ε թույլատրելիությունը ε նվազում է:

Դիէլեկտրական մշտական ​​չափման տեխնիկա

Կոնդենսատորի հզորություն: ԿոնդենսատորԵրկու դիրիժորների (թիթեղների) համակարգ է, որոնք բաժանված են դիէլեկտրիկով, որի հաստությունը փոքր է ՝ հաղորդիչների գծային չափերի համեմատ: Այսպիսով, օրինակ, երկու հարթ մետաղական թիթեղներ, որոնք զուգահեռ տեղակայված են և բաժանված են դիէլեկտրիկ շերտով, կազմում են կոնդենսատոր (նկ. 3):

Եթե ​​հարթ կոնդենսատորի թիթեղներին տրվում են հավասար մեծության հակառակ նշանի լիցքեր, ապա սալերի միջև էլեկտրական դաշտի ուժը երկու անգամ ավելի բարձր կլինի, քան մեկ ափսեի դաշտի ուժը.

(8)

որտեղ ε - դա դիէլեկտրիկի դիէլեկտրական հաստատունն է, որը լրացնում է թիթեղների միջև եղած տարածությունը:

Ֆիզիկական քանակը որոշվում է լիցքի հարաբերակցությամբ քկոնդենսատորի ափսեների միջև կոնդենսատորի սալերից մեկը ΔF կոնդենսատորի թիթեղների միջև կոչվում է կոնդենսատորի էլեկտրական հզորությունը:

(9)

Էլեկտրական հզորության միավոր SI - Ֆարադ(F) 1 F կոնդենսատոր ունի նման կոնդենսատորը, որի սալերի միջև պոտենցիալ տարբերությունը հավասար է 1 V- ի, երբ թիթեղները մատակարարվում են 1 C հակառակ հակառակ լիցքերով: 1 F = 1 C / 1 V:

Հարթ կոնդենսատորի հզորություն:Հարթ կոնդենսատորի էլեկտրական հզորության հաշվարկման բանաձևը կարելի է ձեռք բերել արտահայտության միջոցով (8): Իրոք, դաշտի ուժը հետևյալն է. Է= φ / εε 0 = q / εε 0 Ս, որտեղ ՍԱփսեի տարածքն է: Քանի որ դաշտը միատեսակ է, կոնդենսատորի թիթեղների միջև պոտենցիալ տարբերությունն է ՝ φ 1 - φ 2 = Էդ = օր/εε 0 Ս, որտեղ դԹիթեղների միջև հեռավորությունն է: Փոխարինելով բանաձևով (9) ՝ մենք ստանում ենք հարթ կոնդենսատորի էլեկտրական հզորության արտահայտություն.

(10)

որտեղ ε 0 - օդի դիէլեկտրական հաստատուն; Ս- կոնդենսատորի ափսեի մակերեսը, S = hl, որտեղ ժ- ափսեի լայնությունը, լ- դրա երկարությունը; դ- կոնդենսատորի թիթեղների միջև հեռավորությունը:

Արտահայտությունը (10) ցույց է տալիս, որ կոնդենսատորի էլեկտրական հզորությունը կարող է մեծացվել ՝ տարածքը մեծացնելով Սդրա թիթեղները `նվազեցնելով հեռավորությունը դդրանց միջև և դիէլեկտրիկների օգտագործումը հետ մեծ արժեքներդիէլեկտրական հաստատուն ε.

Բրինձ 3. Կոնդենսատոր `դրանում տեղադրված դիէլեկտրիկով

Եթե ​​կոնդենսատորի թիթեղների միջեւ տեղադրվում է դիէլեկտրական ափսե, կոնդենսատորի հզորությունը կփոխվի: Պետք է հաշվի առնել կոնդենսատորի թիթեղների միջև դիէլեկտրական ափսեի տեղադրությունը:

Նշենք. դв - օդի բացվածքի հաստությունը, դմ - դիէլեկտրական ափսեի հաստությունը, լ B- ը կոնդենսատորի օդային մասի երկարությունն է, լ m- ը դիէլեկտրիկով լցված կոնդենսատորի մասի երկարությունն է, ε m- ը նյութի դիէլեկտրական հաստատունն է: Հաշվի առնելով դա լ = լմեջ + լմ և դ = դմեջ + դմ, ապա այս տարբերակները կարող են դիտարկվել դեպքերի համար.

Երբ լ b = 0, դ at = 0 մենք ունենք կոնդենսատոր պինդ դիէլեկտրիկով.

(11)

Մաքսվելի հավասարումների վրա հիմնված դասական մակրոսկոպիկ էլեկտրադինամիկայի հավասարումներից հետևում է, որ երբ դիէլեկտրիկը տեղադրվում է թույլ փոփոխական դաշտում ՝ ներդաշնակորեն փոխվելով ω հաճախականությամբ, բարդ թույլատրելիության թենսորը ձև է ունենում.

(12)

որտեղ σ նյութի օպտիկական հաղորդունակությունն է, εʹ նյութի դիէլեկտրական հաստատունն է ՝ կապված դիէլեկտրիկի բևեռացման հետ: Արտահայտությունը (12) կարող է կրճատվել մինչև հետեւյալ տեսակը:

(13)

որտեղ երևակայական տերմինը պատասխանատու է դիէլեկտրիկի կորստի համար:

Գործնականում C- ն չափվում է `նմուշի հզորությունը հարթ կոնդենսատորի տեսքով: Այս կոնդենսատորը բնութագրվում է դիէլեկտրական կորստի շոշափմամբ.

tgδ = ωCR c (14)

կամ որակի գործոնը.

Q c = 1 / tgδ (15)

որտեղ R c - դիմադրություն ՝ կախված հիմնականում դիէլեկտրական կորուստներից: Այս բնութագրերը չափելու մի շարք մեթոդներ կան. Կամրջի տարբեր մեթոդներ, չափումներ `չափված պարամետրը ժամանակի միջակայքի փոխակերպմամբ և այլն: ...

Այս աշխատանքում C հզորությունը և դիէլեկտրիկի կորստի անկյունի շոշափումը չափելիս մենք օգտագործեցինք GOOD WILL INSTRUMENT Co. Ltd.- ի կողմից մշակված տեխնիկան: Չափումները կատարվել են ճշգրիտ իմունիտետի հաշվիչի վրա `LCR-819-RLC: Սարքը թույլ է տալիս չափել հզորությունը 20 pF-2.083 mF միջակայքում, կորուստը `շոշափող 0.0001-9999 տիրույթում և կիրառել տեղաշարժի դաշտ: Ներքին փոխհատուցումմինչեւ 2 Վ, արտաքին փոխհատուցում `մինչեւ 30 Վ: Չափման ճշգրտությունը` 0.05%: Փորձարկման ազդանշանի հաճախականությունը 12 Հց -100 կՀց:

Այս աշխատանքում չափումները կատարվել են 1 կՀց հաճախականությամբ ՝ 77 Կ ջերմաստիճանի տիրույթում< T < 270 К в нулевом магнитном поле и в поле 5 kOe. Образцы для измерений имели форму параллелепипеда с размерами 2*3*4 мм (х=0.1), где d = 2 мм – толщина образца, площадь грани S = 3*4 мм 2 .

Temperatureերմաստիճանի կախվածություն ստանալու համար նմուշով բջիջը տեղադրվում է ջերմափոխանակիչով անցնող հովացուցիչ նյութի (ազոտի) հոսքի մեջ, որի ջերմաստիճանը սահմանում է ջեռուցիչը: Theեռուցիչի ջերմաստիճանը վերահսկվում է ջերմաստիճանի միջոցով: Հետադարձ կապջերմաստիճանի հաշվիչից մինչև թերմոստատ թույլ է տալիս սահմանել ջերմաստիճանի չափման արագությունը կամ այն ​​կայունացնել: Thermերմաստիճանը վերահսկելու համար օգտագործվում է ջերմատիպ: Այս աշխատանքում ջերմաստիճանը փոխվել է 1 աստիճան / րոպե արագությամբ: Այս մեթոդը թույլ է տալիս չափել ջերմաստիճանը 0.1 աստիճան սխալով:

Չափիչ բջիջը, որի վրա ամրացված է նմուշը, տեղադրվում է հոսող կրիոստատի մեջ: Բջիջը պաշտպանված լարերով միացված է LCR հաշվիչին `կրիոստատի գլխարկի միակցիչի միջոցով: Կրիոստատը տեղադրված է FL-1 էլեկտրամագնիսի բեւեռների միջեւ: Մագնիսական էներգիայի մատակարարման միավորը թույլ է տալիս ձեռք բերել մագնիսական դաշտեր մինչև 15 kOe: Լարվածության չափը չափելու համար մագնիսական դաշտը H- ն օգտագործում է ջերմակայուն կայունացված Hall ցուցիչ ՝ էլեկտրոնիկայի միավորով: Մագնիսական դաշտը կայունացնելու համար էներգիայի մատակարարման և մագնիսական դաշտի հաշվիչի միջև կա հետադարձ կապ:

C հզորության չափված արժեքները և կորստի անկյունի շոշափումը D = tan δ կապված են εʹ և εʺ փնտրվող ֆիզիկական մեծությունների արժեքների հետ հետևյալ հարաբերություններով.

(16)

(17)

№	C (pF)	Re (ε ')	Տ (° C)	tg δ	Ք գ	Ես (ε »)	ω (Հց)	σ (ω)
	3,805	71,66		0,075	13,33	5,375	10 3
	3,838			0,093
	3,86			0,088
	3,849			0,094
	3,893			0,106
	3,917			0,092
	3,951			0,103
	3,824			0,088
	3,873			0,105
	3,907			0,108
	3,977			0,102
	4,031			0,105
	4,062			0,132
	4,144			0,109
	4,24			0,136
	4,435			0,175
	4,553			0,197
	4,698			0,233
	4,868			0,292
	4,973			0,361
	5,056			0,417
	5,164			0,491
	5,246			0,552
	5,362			0,624
	5,453			0,703
	5,556			0,783
	5,637			0,867
	5,738			0,955
	5,826			1,04
	5,902			1,136

Աղյուսակ # 1: Gd x Mn 1-x S, (x = 0.1):

Դիէլեկտրական հաստատուն

Բեւեռացման երեւույթը դատվում է ε դիէլեկտրիկ հաստատունի արժեքով: Ε պարամետրը, որը բնութագրում է նյութի հզորություն կազմելու ունակությունը, կոչվում է հարաբերական թույլտվություն:

«Հարաբերական» բառը սովորաբար բաց է թողնվում: Պետք է հաշվի առնել, որ էլեկտրոդներով մեկուսացման հատվածի էլեկտրական հզորությունը, այսինքն. կոնդենսատոր, կախված է երկրաչափական չափերից, էլեկտրոդների կազմաձևից և նյութի կառուցվածքից, որը կազմում է այս կոնդենսատորի դիէլեկտրիկը:

Վակուումում ε = 1, և ցանկացած դիէլեկտրիկ միշտ մեծ է 1 -ից: Եթե C0 - em-

ոսկոր, որի թիթեղների միջև կա վակուում ՝ կամայական ձևի և չափի, և C- ն նույն չափի և ձևի կոնդենսատորի տարողունակությունն է, բայց լցված դիէլեկտրիկով ՝ դիէլեկտրական կայունությամբ, ապա

C0- ով նշելով էլեկտրական հաստատուն (F / m) հավասար

C0 = 8,854.10-12,

գտնել բացարձակ դիէլեկտրական հաստատուն

ε’ = ε0 .ε.

Եկեք որոշենք դիէլեկտրիկայի որոշ ձևերի տարողունակության արժեքները:

Հարթ կոնդենսատորի համար

С = ε0 ε S / h = 8.854 1О-12 ε S / h:

որտեղ S- ը էլեկտրոդի խաչմերուկի մակերեսն է, m2;

h էլեկտրոդների միջև հեռավորությունն է, մ:

Գործնական արժեքդիէլեկտրական կայունությունը շատ բարձր է: Այն որոշում է ոչ միայն նյութի կարողություն ձևավորելու ունակությունը, այլև մտնում է մի շարք հիմնական հավասարումների մեջ, որոնք բնութագրում են ֆիզիկական գործընթացներհոսում է դիէլեկտրիկում:

Գազերի դիէլեկտրիկ հաստատունը, դրանց ցածր խտության պատճառով (մոլեկուլների միջև մեծ հեռավորությունների պատճառով), աննշան է և մոտ է միասնությանը: Սովորաբար գազի բևեռացումը էլեկտրոնային է կամ երկբևեռ, եթե մոլեկուլները բևեռային են: ε գազի ε որքան մեծ է, այնքան մեծ է մոլեկուլի շառավիղը: Temperatureերմաստիճանի եւ ճնշման փոփոխությամբ գազի մեկ միավորի (n) գազի մոլեկուլների թվի փոփոխությունը առաջացնում է գազի դիէլեկտրական կայունության փոփոխություն: N մոլեկուլների թիվը համամասնական է ճնշմանը և հակադարձ համեմատական ​​է բացարձակ ջերմաստիճանին:

Խոնավության փոփոխության դեպքում օդի դիէլեկտրական կայունությունը փոքր -ինչ փոխվում է խոնավության փոփոխության ուղղակի համամասնությամբ (ժ սենյակային ջերմաստիճան): Բարձր ջերմաստիճանների դեպքում խոնավության ազդեցությունը զգալիորեն մեծանում է: Դիէլեկտրիկ կայունի ջերմաստիճանային կախվածությունը բնութագրվում է արտահայտությամբ

T K ε = 1 / ε (dε / dT).

Օգտագործելով այս արտահայտությունը, կարող եք հաշվարկել դիէլեկտրիկի հաստատունի հարաբերական փոփոխությունը, երբ ջերմաստիճանը փոխվում է 1 0 Կ -ով `այսպես կոչված դիէլեկտրական կայունության TK ջերմաստիճանի գործակիցը:

Ոչ բևեռային գազի TC արժեքը հայտնաբերվում է բանաձևով

T K ε = (ε -1) / dT:

որտեղ T- ն ջերմաստիճանն է: Դեպի.

Հեղուկների դիէլեկտրական կայունությունը մեծապես կախված է դրանց կառուցվածքից: Ոչ բևեռային հեղուկների ε արժեքները փոքր են և մոտ են լույսի բեկման ցուցիչի քառակուսուն n 2. Բևեռային հեղուկների դիէլեկտրական կայունությունը, որոնք օգտագործվում են որպես տեխնիկական դիէլեկտրիկա, տատանվում է 3.5-ից 5-ի սահմաններում, ինչը նկատելիորեն բարձր է քան ոչ բևեռային հեղուկները:

Այսպիսով, երկբևեռ մոլեկուլներ պարունակող հեղուկների բևեռացումը որոշվում է միաժամանակ էլեկտրոնային և երկբևեռ թուլացման բևեռացմամբ:

Ուժեղ բևեռային հեղուկները բնութագրվում են բարձր ε արժեքով `իրենց բարձր հաղորդունակության շնորհիվ: Է երկ ջերմաստիճանի հեղուկներում ε ջերմաստիճանային կախվածությունը ավելի բարդ է, քան չեզոք հեղուկները:

Հետևաբար, ε 50 հաճախականությամբ հաճախականությամբ քլորացված բիֆենիլ (Սավոլ) -ի համար արագորեն ավելանում է հեղուկի մածուցիկության կտրուկ անկման և երկբևեռության պատճառով

մոլեկուլները ժամանակ ունեն կողմնորոշվել ջերմաստիճանի փոփոխությունից հետո:

Ε -ի նվազումը տեղի է ունենում մոլեկուլների ջերմային շարժման ուժեղացման պատճառով, ինչը կանխում է դրանց կողմնորոշումը էլեկտրական դաշտի ուղղությամբ:

Ըստ բևեռացման տիպի դիէլեկտրիկները բաժանվում են չորս խմբի.

Առաջին խումբը `մեկ կազմով, միատարր, մաքուր առանց հավելումների, դիէլեկտրիկներ, որոնցում հիմնականում էլեկտրոնային բևեռացում կամ իոնների սերտ փաթեթավորում: Դրանք ներառում են ոչ բևեռային և թույլ բևեռային պինդ դիէլեկտրիկները բյուրեղային կամ ամորֆ վիճակում, ինչպես նաև ոչ բևեռային և թույլ բևեռային հեղուկներ և գազեր:

Երկրորդ խումբը բաղկացած է տեխնիկական դիէլեկտրիկներից `էլեկտրոնային, իոնային և միաժամանակ երկբևեռ թուլացման բևեռացմամբ: Դրանք ներառում են բևեռային (երկբևեռ) օրգանական կիսահեղուկներ և պինդ նյութեր, ինչպիսիք են նավթի վարդագույն միացությունները, բջջանյութը, էպոքսիդային խեժերը և այդ նյութերից կազմված կոմպոզիտները:

Երրորդ խումբը `տեխնիկական դիէլեկտրիկա` իոնային և էլեկտրոնային բևեռացումներ; Էլեկտրոնային, իոնային թուլացման բևեռացում ունեցող դիէլեկտրիկները բաժանվում են երկու ենթախմբի: Առաջին ենթախումբը ներառում է հիմնականում բյուրեղային նյութերիոնների սերտ փաթեթավորմամբ ε< 3,0.

Երկրորդ ենթախումբը ներառում է անօրգանական բաժակներ և ապակյա փուլ պարունակող նյութեր, ինչպես նաև բյուրեղային նյութեր `չամրացված իոնային փաթեթավորմամբ:

Չորրորդ խումբը բաղկացած է ֆերոէլեկտրիկներից `ինքնաբուխ, էլեկտրոնային, իոնային, էլեկտրոն-իոնային հանգստացման բևեռացմամբ, ինչպես նաև միգրացիոն կամ բարձրավոլտ բևեռացմամբ` կոմպոզիտային, բարդ և շերտավոր նյութերի համար:

4. Էլեկտրական մեկուսիչ նյութերի դիէլեկտրական կորուստներ: Դիէլեկտրական կորուստների տեսակները:

Դիէլեկտրիկի կորուստը դիէլեկտրիկում թափված ուժն է, երբ դրա վրա կիրառվում է էլեկտրական դաշտ և առաջացնում դիէլեկտրիկի տաքացում:

Դիէլեկտրիկայում կորուստները նկատվում են ինչպես փոփոխական լարման, այնպես էլ մշտական ​​լարման դեպքում, քանի որ նյութի մեջ հայտնաբերվում է հաղորդման պատճառով անցնող հոսանք: Մշտական ​​լարման դեպքում, երբ պարբերական բևեռացում չկա, նյութի որակը բնութագրվում է, ինչպես նշվեց վերևում, հատուկ ծավալի և մակերևույթի դիմադրության արժեքներով: Փոփոխական լարման դեպքում անհրաժեշտ է օգտագործել նյութի որակի որևէ այլ բնութագիր, քանի որ այս դեպքում, բացի հոսանքից, առաջանում են լրացուցիչ պատճառներ, որոնք դիէլեկտրիկում կորուստներ են առաջացնում:

Էլեկտրամեկուսիչ նյութի դիէլեկտրիկ կորուստները կարող են բնութագրվել մեկ միավորի ծավալով ցրված հզորությամբ կամ հատուկ կորուստներով. ավելի հաճախ, էլեկտրական դաշտում ուժը ցրելու համար դիէլեկտրիկի ունակությունը գնահատելու համար օգտագործվում է դիէլեկտրիկի կորստի անկյունը, ինչպես նաև այս անկյան շոշափողը:

Բրինձ 3-1. Լիցք ընդդեմ լարման գծային դիէլեկտրիկի առանց կորուստների (ա), կորուստներով (բ)

Դիէլեկտրիկի կորստի անկյունը այն անկյունն է, որը լրացնում է ընթացիկ և լարման հոսանքի և լարման միջև փուլային տեղաշարժի անկյունը մինչև 90 °: Իդեալական դիէլեկտրիկի համար նման շղթայի ընթացիկ վեկտորը լարման վեկտորը կհասցնի 90 ° -ով, մինչդեռ դիէլեկտրիկի կորստի անկյունը կլինի զրո: Որքան ավելի շատ էներգիա է ցրվում դիէլեկտրիկում, որը վերածվում է ջերմության, այնքան փոքր է փուլային տեղաշարժի անկյունը և այնքան մեծ է անկյունը և դրա գործառույթը tg:

Այլընտրանքային հոսանքների տեսությունից հայտնի է, որ ակտիվ հզորությունը

Ra = UI cos (3-1)

Եկեք արտահայտենք սերիաների և զուգահեռ սխեմաների հզորությունները ՝ Cs և Cp տարողությունների և այն անկյունի առումով, որը մինչև 90 ° անկյան լրացումն է:

Հերթական սխեմայի համար, օգտագործելով արտահայտությունը (3-1) և համապատասխան վեկտորային դիագրամը, մենք ունենք

Պ ա = (3-2)

tg = C s r s (3-3)

Parallelուգահեռ միացման համար

P a = UI a = U 2 C p tg (3-4)

tg = (3-5)

Հավասարեցնելով (3-2) և (3-4) արտահայտությունները, ինչպես նաև (3-3) և (3-5) արտահայտությունները, մենք գտնում ենք Сp- ի և C- ի և rp- ի և rs- ի միջև կապը:

C p = C s / 1 + tg 2 (3-6)

r p = r s (1+ 1 / տգ 2 ) (3-7)

Բարձրորակ դիէլեկտրիկների համար tan2- ի արժեքը կարող է անտեսվել բանաձևի (3-8) միասնության համեմատ և կարելի է համարել Cp Cs C: Դիէլեկտրիկում ցրված էներգիայի արտահայտությունները, այս դեպքում, նույնը կլինեն երկու սխեմաները.

P a U 2 C tg (3-8)

որտեղ Ra- ն ակտիվ ուժ է, W; U - լարման, V; - անկյունային հաճախականություն, s-1; C - հզորություն, F.

Դիմադրությունը ներս է զուգահեռ միացում, ինչպես հետևում է արտահայտությանը (3-7), շատ անգամ ավելի մեծ է, քան դիմադրությունը rs: Հատուկ դիէլեկտրական կորուստների արտահայտությունը, այսինքն ՝ դիէլեկտրիկի մեկ միավորի ծավալի ցրված հզորությունը, ունի հետևյալ ձևը.

(3-9)

որտեղ p - հատուկ կորուստներ, W / m3; = 2 - անկյունային հաճախականություն, s -1, E - էլեկտրական դաշտի ուժ, V / մ:

Իրոք, 1 մ կողմ ունեցող խորանարդի հակառակ երեսների միջև տարողությունը կլինի

C1 = 0 r, ռեակտիվ հաղորդունակություն

(3-10)

ակտիվ բաղադրիչ

Որոշակի մեթոդով որոշ հաճախականությամբ որոշելով հետազոտվող դիէլեկտրիկի համարժեք շղթայի պարամետրերը (Cp և rp կամ Cs և rs), ընդհանուր դեպքում, տարողունակության և դիմադրության ստացված արժեքները չեն կարող բնորոշ լինել այս կոնդենսատորի մեջ: և օգտագործեք այս տվյալները `տարբեր հաճախականությամբ կորստի անկյունը հաշվարկելու համար: Նման հաշվարկ կարող է կատարվել միայն այն դեպքում, եթե համարժեք միացումունի որոշակի ֆիզիկական հիմք: Օրինակ, եթե տվյալ դիէլեկտրիկի համար հայտնի է, որ դրա կորուստները որոշվում են միայն հաճախականությունների լայն տիրույթում էլեկտրական հաղորդունակության կորուստներով, ապա այդպիսի դիէլեկտրիկով կոնդենսատորի կորստի անկյունը կարող է հաշվարկվել պառկած ցանկացած հաճախության համար: այս տիրույթում

tg = 1 / Crp (3-12)

որտեղ C և rp են կայուն հաճախականությունը և դիմադրությունը, որը չափվում է տվյալ հաճախականությամբ:

Նման կոնդենսատորի կորուստները, ինչպես հեշտ է տեսնել, կախված չեն հաճախականությունից.

Pa = U2 / rp (3-13)

ընդհակառակը, եթե կոնդենսատորի կորուստները հիմնականում պայմանավորված են կապար լարերի դիմադրությամբ, ինչպես նաև հենց իրենց էլեկտրոդների դիմադրությամբ (օրինակ ՝ արծաթի բարակ շերտ), ապա այդպիսի կոնդենսատորի մեջ ցրված ուժը հաճախության քառակուսու համամասնությամբ ավելացում.

Pa = U2 C tg = U2 C Crs = U2 2C2rs (3-14)

Ից վերջին արտահայտությունըշատ կարևոր գործնական եզրակացություն կարելի է անել. բարձր հաճախականությամբ աշխատելու համար նախատեսված կոնդենսատորները պետք է հնարավորինս ցածր լինեն ինչպես էլեկտրոդների, այնպես էլ միացնող լարերի և անցումային շփումների դիմադրությունը:

Դիէլեկտրիկ կորուստները, ըստ իրենց բնութագրերի և ֆիզիկական բնույթի, կարելի է բաժանել չորս հիմնական տիպի.

1) բեւեռացման հետեւանքով դիէլեկտրական կորուստներ.

2) էլեկտրահաղորդականության պատճառով դիէլեկտրական կորուստներ.

իոնացման դիէլեկտրական կորուստներ;

կառուցվածքի անհամապատասխանության պատճառով դիէլեկտրիկ կորուստներ:

Բևեռացման պատճառով դիէլեկտրիկ կորուստները հատկապես հստակորեն նկատվում են թուլացման բևեռացում ունեցող նյութերի մեջ. Երկբևեռ կառուցվածքի դիէլեկտրիկայում և իոնային կառուցվածքի դիէլեկտրիկում `իոնների չամրացված փաթեթավորմամբ:

Հանգստացնող դիէլեկտրիկ կորուստները առաջանում են մասնիկների ջերմային շարժման խախտմամբ ՝ էլեկտրական դաշտի ուժերի ազդեցության տակ:

Ֆերոէլեկտրիկներում նկատվող դիէլեկտրիկ կորուստները կապված են ինքնաբուխ բեւեռացման երեւույթի հետ: Հետևաբար, ֆերոէլեկտրիկայի կորուստները զգալի են Կյուրիի կետից ցածր ջերմաստիճաններում, երբ նկատվում է ինքնաբուխ բևեռացում: Կյուրիի կետից բարձր ջերմաստիճանում ֆերոէլեկտրիկներում կորուստները նվազում են: Ferամանակի ընթացքում ֆերոէլեկտրիկի էլեկտրական ծերացումը ուղեկցվում է կորուստների մի փոքր նվազումով:

Բեւեռացման հետեւանքով դիէլեկտրիկ կորուստները ներառում են նաեւ այսպես կոչված ռեզոնանսային կորուստներ, որոնք արտահայտվում են բարձր հաճախականությունների դիէլեկտրիկայում: Այս տեսակի կորուստը որոշակի հստակությամբ նկատվում է որոշ գազերում `խիստ սահմանված հաճախականությամբ և արտահայտվում է էլեկտրական դաշտի էներգիայի ինտենսիվ կլանման մեջ:

Ռեզոնանսային կորուստներ հնարավոր են նաև պինդ մարմինների դեպքում, եթե էլեկտրական դաշտից առաջացած բռնի թրթռումների հաճախականությունը համընկնում է պինդ մասնիկների բնական թրթռումների հաճախության հետ: Թանի հաճախականությունից կախվածության մեջ առավելագույնի առկայությունը բնորոշ է նաև ռեզոնանսային կորստի մեխանիզմին, սակայն, այս գործըջերմաստիճանը չի ազդում առավելագույնի դիրքի վրա:

Էլեկտրական հաղորդունակության պատճառով դիէլեկտրիկ կորուստները հայտնաբերվում են նկատելի զանգվածային կամ մակերեսային հաղորդունակությամբ դիէլեկտրիկներում:

Այս դեպքում դիէլեկտրական կորստի անկյան տանգենսը կարելի է հաշվարկել բանաձևով

Այս տեսակի դիէլեկտրիկ կորուստները կախված չեն դաշտի հաճախականությունից. tg նվազում է հաճախականությամբ `ըստ հիպերբոլիկ օրենքի:

Էլեկտրական հաղորդունակության պատճառով դիէլեկտրիկ կորուստները ջերմաստիճանի հետ աճում են երկրաչափականորեն

PaT = Aexp (-b / T) (3-16)

որտեղ A, b նյութական հաստատուններն են: Բանաձևը (3-16) կարող է կոպիտ վերաշարադրվել հետևյալ կերպ.

PaT = Pa0exp (t) (3-17)

որտեղ PaT - կորուստներ ջերմաստիճանում t, ° С; Pa0 - 0 ° C ջերմաստիճանի կորուստներ; - մշտական ​​նյութ:

Դիէլեկտրիկ կորուստների տանգենսը `կախված ջերմաստիճանի փոփոխություններից, ըստ նույն օրենքի, որն օգտագործվել է Pa- ի ջերմաստիճանից կախվածությունը մոտավորացնելու համար, քանի որ տարողունակության ջերմաստիճանի փոփոխությունը կարող է անտեսվել:

Իոնացման դիէլեկտրիկ կորուստները բնորոշ են դիէլեկտրիկներին և գազային վիճակ; Իոնացման կորուստները դրսևորվում են անհամասեռ էլեկտրական դաշտերում `տվյալ գազի իոնացման սկզբին համապատասխանող արժեքից ավելի ինտենսիվությամբ: Իոնացման կորուստները կարող են հաշվարկվել բանաձևով

Pa.i = A1f (U-Ui) 3 (3-18)

որտեղ A1- ը հաստատուն գործակից է. f դաշտի հաճախականությունն է. U- ն կիրառվող լարումն է. Ui- ն իոնացման սկզբին համապատասխանող լարվածությունն է:

Բանաձևը (3-18) վավեր է U> Ui- ում և tan- ի գծային կախվածությունը E.- ից: Իոնացման լարումը Ui կախված է այն ճնշումից, որի վրա գտնվում է գազը, քանի որ մոլեկուլների ազդեցության իոնացման զարգացումը կապված է միջին ազատության հետ: լիցքավորիչների ուղին:

Կառուցվածքային անհամապատասխանության պատճառով դիէլեկտրիկ կորուստները նկատվում են շերտավորված դիէլեկտրիկներում `ներծծված թղթից և գործվածքից, լցոնիչով պլաստմասսայում, միկանիտներում, միկալեքսում և այլն:

Անմարմին դիէլեկտրիկների կառուցվածքի բազմազանության և դրանցում պարունակվող բաղադրիչների առանձնահատկությունների պատճառով այս տիպի դիէլեկտրիկ կորուստների հաշվարկման ընդհանուր բանաձև չկա:

Դիէլեկտրիկ́ թափանցելիություն́ կարողությունմիջավայր - մեկուսիչ (դիէլեկտրական) միջավայրի հատկությունները բնութագրող և էլեկտրական դաշտի ուժից էլեկտրական ինդուկցիայի կախվածությունը ցույց տվող ֆիզիկական մեծություն:

Այն որոշվում է էլեկտրական դաշտի ազդեցության տակ դիէլեկտրիկների բևեռացման ազդեցությամբ (և այս ազդեցությունը բնութագրող միջավայրի դիէլեկտրիկ զգայունության արժեքով):

Տարբերակել հարաբերական և բացարձակ դիէլեկտրիկ հաստատունների միջև:

Հարաբերական թողունակությունը ε անուղղելի է և ցույց է տալիս, թե միջավայրում երկու էլեկտրական լիցքերի փոխազդեցության ուժը որքան փոքր է վակուումից: Սովորական պայմաններում օդի և այլ գազերի մեծ մասի համար այս արժեքը մոտ է միասնությանը (դրանց ցածր խտության պատճառով): Պինդ կամ հեղուկ դիէլեկտրիկների մեծ մասի համար հարաբերական թողունակությունը տատանվում է 2 -ից 8 -ի սահմաններում (ստատիկ դաշտի համար): Theրի դիէլեկտրական կայունությունը ստատիկ դաշտում բավականին բարձր է `մոտ 80: Նրա արժեքները մեծ են մոլեկուլներով նյութերի համար, որոնք ունեն մեծ էլեկտրական երկբևեռ պահ: Ֆերոէլեկտրիկների հարաբերական դիէլեկտրիկ հաստատունը տասնյակ և հարյուր հազարավոր է:

Արտասահմանյան գրականության մեջ բացարձակ դիէլեկտրիկ հաստատունը նշվում է ε տառով, ներքինում `հիմնականում օգտագործվում է համադրությունը, որտեղ է էլեկտրական հաստատունը: Բացարձակ դիէլեկտրիկ հաստատունն օգտագործվում է միայն Միավորների միջազգային համակարգում (SI), որում ինդուկցիան և էլեկտրական դաշտի ուժը չափվում են տարբեր միավորներով: CGS համակարգում բացարձակ դիէլեկտրական հաստատուն մտցնելու կարիք չկա: Բացարձակ դիէլեկտրիկ հաստատունը (ինչպես էլեկտրական հաստատունը) ունի L −3 M −1 T 4 I² չափս: Միավորների միջազգային համակարգի (ՍԻ) միավորներում `= F / մ:

Պետք է նշել, որ դիէլեկտրական կայունությունը մեծապես կախված է հաճախականությունից էլեկտրամագնիսական դաշտ... Սա միշտ պետք է հաշվի առնել, քանի որ ձեռնարկների աղյուսակները սովորաբար պարունակում են տվյալներ ստատիկ դաշտի կամ ցածր հաճախականությունների համար մինչև մի քանի կՀց միավոր ՝ առանց նշելու այս փաստը... Միևնույն ժամանակ, կան օպտիկական մեթոդներ ՝ բեկման ցուցիչից հարաբերական թույլտվություն ստանալու համար ՝ օգտագործելով էլիպսաչափեր և բեկողաչափեր: Օպտիկական մեթոդով (հաճախականությունը 10 14 Հց) ստացված արժեքը զգալիորեն կտարբերվի աղյուսակների տվյալներից:

Օրինակ, հաշվի առեք ջրի դեպքը: Ստատիկ դաշտի դեպքում (հաճախականությունը զրո է), նորմալ պայմաններում հարաբերական թողունակությունը մոտավորապես 80 է: Դա վերաբերում է մինչև ինֆրակարմիր հաճախականություններին: Մոտ 2 ԳՀց -ից ε ռսկսում է ընկնել: Օպտիկական տիրույթում ε ռմոտավորապես 1.8 է Սա բավականին համահունչ է այն փաստին, որ օպտիկական տիրույթում ջրի բեկման ցուցանիշը 1.33 է: Նեղ հաճախականությունների տիրույթում, որը կոչվում է օպտիկական, դիէլեկտրիկ կլանումը ընկնում է զրոյի, ինչը իրականում մարդուն ապահովում է տեսողության մեխանիզմ [ աղբյուրը նշված չէ 1252 օր] ջրի գոլորշիով հագեցած երկրի մթնոլորտում: ՀԵՏ հետագա աճմիջավայրի հատկությունների հաճախականությունները կրկին փոխվում են: Դուք կարող եք կարդալ 0 -ից 10 12 (ինֆրակարմիր շրջան) հաճախականության տիրույթում ջրի հարաբերական թողունակության վարքագծի մասին (անգլ.)

Դիէլեկտրիկների դիէլեկտրական կայունությունը էլեկտրական կոնդենսատորների զարգացման հիմնական պարամետրերից է: Բարձր դիէլեկտրիկ հաստատուն ունեցող նյութերի օգտագործումը կարող է զգալիորեն նվազեցնել կոնդենսատորների ֆիզիկական չափերը:

Կոնդենսատորների հզորությունը որոշվում է.

որտեղ ε ռ- սալերի միջև ընկած նյութի դիէլեկտրիկ հաստատուն, ε Օ- էլեկտրական հաստատուն, Ս- կոնդենսատորի թիթեղների մակերեսը, դթիթեղների միջև հեռավորությունն է:

Դիէլեկտրիկ հաստատունը հաշվի է առնվում տպագիր տպատախտակները նախագծելիս: Շերտերի միջև ընկած նյութի դիէլեկտրական կայունության արժեքը, դրա հաստության հետ միասին, ազդում է էներգիայի շերտերի բնական ստատիկ հզորության արժեքի վրա, ինչպես նաև զգալիորեն ազդում է տախտակի վրա հաղորդիչների ալիքային դիմադրության վրա:

ՀԱՏՈԿ ԴԻՄԱՈ electricalՄ էլեկտրական, ֆիզիկական մեծությունը հավասար է էլեկտրական դիմադրության ( սմ. ԷԼԵԿՏՐԱԿԱՆ ԴԻՄԱԴՐՈԹՅՈՆ) Միավորի երկարության (լ = 1 մ) և միավորի խաչմերուկի մակերեսով գլանաձև հաղորդիչի R (S = 1 մ 2) .. r = R S / լ: Xi- ում դիմադրողականության միավորը Օմն է: մ. Դիմադրողականությունը կարող է արտահայտվել նաև օմերով: տե՛ս Դիմադրողականությունը այն նյութի բնութագրիչն է, որով հոսում է հոսանքը և կախված է այն նյութից, որից այն պատրաստված է: Հատուկ դիմադրություն, որը հավասար է r = 1 Օմ: մ նշանակում է, որ պատրաստված է գլանաձև հաղորդիչ այս նյութից, երկարությամբ l = 1 մ և լայնական հատվածով S = 1 մ 2 ունի դիմադրություն R = 1 Օմ: մ. Մետաղների դիմադրողականության արժեքը ( սմ. ՄԵՏԱՆԵՐ), որոնք լավ ուղեցույցներ (սմ. ՀԱՇՎԱՌՈՆՆԵՐ), կարող է ունենալ 10 - 8 - 10 - 6 Օմ կարգի արժեքներ: մ (օրինակ ՝ պղինձ, արծաթ, երկաթ և այլն): Որոշ պինդ դիէլեկտրիկների դիմադրողականություն ( սմ. ԴԻԼԵԿՏՐԻԿԱ) կարող է հասնել 10 16 -10 18 Ohm.m արժեքի (օրինակ ՝ քվարցային ապակի, պոլիէթիլեն, էլեկտրամոբիլ և այլն): Շատ նյութերի (հատկապես կիսահաղորդչային նյութերի) դիմադրողականությունը սմ. ԿԻՍԱԲԱUCTՄԱՆ ՆՅՈԹԵՐ)) էապես կախված է դրանց մաքրման աստիճանից, խառնուրդային հավելումների առկայությունից, ջերմային և մեխանիկական բուժումից և այլն: սմ. SIEMENS (հաղորդունակության միավոր)) մեկ մետրի համար S / մ: Էլեկտրական դիմադրողականությունը (հաղորդունակություն) isotrop քանակությամբ իզոտրոպ նյութի համար. և թենսոր `անիզոտրոպ նյութի համար: Անիզոտրոպ միայնակ բյուրեղներում էլեկտրական հաղորդունակության անիզոտրոպիան հակադարձ արդյունավետ զանգվածի անիզոտրոպիայի հետևանք է ( սմ. ԷՖԵԿՏԻՎ .ԱՆԳ) էլեկտրոններ և անցքեր:

1-6. Մեկուսացման էլեկտրական հաղորդունակություն

Երբ մալուխի կամ մետաղալարերի մեկուսացումը միացված է U մշտական ​​լարման, դրա միջով անցնում է ընթացիկ i, որը ժամանակի ընթացքում փոխվում է (նկ. 1-3): Այս հոսանքը ունի մշտական ​​բաղադրիչներ `հաղորդման հոսանք (i ∞) և ներծծման հոսանք, որտեղ γ- ը ներծծման հոսքին համապատասխան հաղորդունակություն է. T- ն այն ժամանակն է, որի ընթացքում ընթացիկ i abs- ն ընկնում է իր սկզբնական արժեքի 1 / e- ի վրա: Անսահման երկար ժամանակ i abs → 0 և i = i abs: Դիէլեկտրիկների էլեկտրական հաղորդունակությունը բացատրվում է դրանցում որոշակի քանակությամբ ազատ լիցքավորված մասնիկների ՝ իոնների և էլեկտրոնների առկայությամբ:

Իոնային էլեկտրական հաղորդունակությունը առավել բնորոշ է էլեկտրական մեկուսիչ նյութերի մեծ մասի համար, ինչը հնարավոր է մեկուսացման մեջ անխուսափելիորեն առկա խառնուրդների պատճառով (խոնավության, աղերի, ալկալիների և այլն): Էլեկտրական հաղորդունակության իոնային բնույթ ունեցող դիէլեկտրիկում խստորեն պահպանվում է Ֆարադեյի օրենքը `մեկուսացման միջով անցած էլեկտրաէներգիայի քանակի և էլեկտրոլիզի ընթացքում արտազատվող նյութի քանակի համաչափությունը:

Asերմաստիճանի բարձրացման հետ մեկտեղ էլեկտրական մեկուսիչ նյութերի դիմադրողականությունը նվազում է եւ բնութագրվում է բանաձեւով

որտեղ_ρ o, A և B հաստատուններ են տվյալ նյութի համար. T - ջերմաստիճան, ° K

Խոնավությունից մեկուսացման դիմադրության մեծ կախվածություն է առաջանում հիգրոսկոպիկ մեկուսիչ նյութերում, հիմնականում թելքավոր (թուղթ, բամբակյա մանվածք և այլն): Հետեւաբար, մանրաթելային նյութերը չորանում եւ ներծծվում են, ինչպես նաեւ պաշտպանվում են խոնավության դիմացկուն պատյաններով:

Մեկուսիչ նյութերում տիեզերական լիցքերի ձևավորման պատճառով մեկուսացման դիմադրությունը կարող է նվազել լարվածության բարձրացման հետ մեկտեղ: Այս դեպքում ստեղծված լրացուցիչ էլեկտրոնային հաղորդունակությունը հանգեցնում է էլեկտրական հաղորդունակության բարձրացման: Շատ ուժեղ դաշտերում լարվածությունից կախվածություն կա (Ya.I. Frenkel- ի օրենքը).

որտեղ γ մասին - հաղորդունակություն թույլ դաշտերում; ա - հաստատուն: Բոլոր էլեկտրական մեկուսիչ նյութերը բնութագրվում են մեկուսացման հաղորդունակության որոշակի արժեքներով G. Իդեալում, մեկուսիչ նյութերի հաղորդունակությունը զրո է: Իրական մեկուսիչ նյութերում մալուխի մեկ միավորի երկարության հաղորդունակությունը որոշվում է բանաձևով

3-10 11 օմ-ից ավելի մեկուսացման դիմադրությամբ և հաղորդակցության մալուխներում, որտեղ դիէլեկտրական բևեռացման կորուստները շատ ավելի մեծ են, քան ջերմային կորուստները, հաղորդունակությունը որոշվում է բանաձևով

Կապի ճարտարագիտության մեջ մեկուսացման հաղորդունակությունը գծի էլեկտրական պարամետր է, որը բնութագրում է մալուխային միջուկների մեկուսացման էներգիայի կորուստները: Հաղորդակցության հաճախականության կախվածությունը ներկայացված է Նկ. 1-1. Հաղորդակցության հակադարձը `մեկուսացման դիմադրությունը, մեկուսացման նկատմամբ կիրառվող DC լարման հարաբերությունն է (վոլտերում) արտահոսքի հոսանքին (ամպերներում), այսինքն.

որտեղ R V- ը մեկուսացման ծավալային դիմադրությունն է, որը թվայինորեն որոշում է մեկուսացման հաստությամբ հոսանքի անցումից առաջացած խոչընդոտը. R S - մակերեսային դիմադրություն, որը որոշում է մեկուսացման մակերեսի երկայնքով հոսանքի անցման խոչընդոտը:

Օգտագործված մեկուսիչ նյութերի որակի գործնական գնահատումը կոնկրետ ծավալային դիմադրությունն է ρ V արտահայտված օմ-սանտիմետրերով (օմ * սմ): Թվային առումով ρ V- ը հավասար է տվյալ նյութից 1 սմ եզր ունեցող խորանարդի դիմադրությանը (օմերում), եթե հոսանքը անցնում է խորանարդի երկու հակադիր երեսներով: Հատուկ մակերեսային դիմադրությունը ρ S թվայինորեն հավասար է քառակուսու մակերևույթի դիմադրությանը (օհմերով), եթե հոսանքը կիրառվում է այս քառակուսու երկու հակադիր կողմերը սահմանափակող էլեկտրոդների վրա:

Մեկ միջուկային մալուխի կամ մետաղալարի մեկուսացման դիմադրությունը որոշվում է բանաձևով

Դիէլեկտրիկների խոնավության հատկությունները

Խոնավության դիմադրություն -դա մեկուսացման գործողության հուսալիությունն է, երբ այն գտնվում է հագեցվածությանը մոտ ջրի գոլորշու մթնոլորտում: Խոնավության դիմադրությունը գնահատվում է էլեկտրական, մեխանիկական և այլ ֆիզիկական հատկությունների փոփոխությամբ `բարձր և բարձր խոնավությամբ մթնոլորտում նյութը գտնելուց հետո: խոնավության և ջրի թափանցելիության պատճառով; խոնավության և ջրի կլանման միջոցով:

Խոնավության թափանցելիություն -նյութի խոնավության գոլորշի անցնելու ունակությունը `նյութի երկու կողմերում օդի հարաբերական խոնավության տարբերության առկայության դեպքում:

Խոնավության կլանում -նյութի ՝ ջուրը կլանելու ունակությունը հագեցված վիճակին մոտ խոնավ մթնոլորտի երկարատև ազդեցության ժամանակ:

Absorptionրի կլանում -նյութի ունակությունը ջուրը կլանել ջրի մեջ երկարատև ընկղմման ժամանակ:

Արևադարձային դիմադրություն և արևադարձությունսարքավորումներ – էլեկտրական սարքավորումների պաշտպանություն խոնավությունից, բորբոսից, կրծողներից:

Դիէլեկտրիկների ջերմային հատկությունները

Հետևյալ քանակները օգտագործվում են դիէլեկտրիկների ջերմային հատկությունները բնութագրելու համար:

Heերմակայունություն- էլեկտրական մեկուսիչ նյութերի և արտադրանքի ունակությունը դիմակայել բարձր ջերմաստիճաններին և ջերմաստիճանի հանկարծակի փոփոխություններին `առանց դրանց վնասելու: Որոշվում է ջերմաստիճանի պայմաններում, որի դեպքում նկատվում է մեխանիկական և էլեկտրական հատկությունների էական փոփոխություն, օրինակ ՝ օրգանական դիէլեկտրիկայում, առաձգական կամ ճկման դեֆորմացիան սկսվում է բեռի տակ:

Ջերմային ջերմահաղորդություն- նյութում ջերմության փոխանցման գործընթացը: Այն բնութագրվում է լ t ջերմային հաղորդունակության փորձնականորեն որոշված ​​գործակիցով: λ t- ը մեկ վայրկյանում 1 մ հաստությամբ նյութի շերտով և 1 մ 2 մակերեսով փոխանցվող ջերմության քանակն է `շերտի ջերմաստիճանի տարբերությամբ մակերեսները ՝ 1 ° Կ Դիէլեկտրիկների ջերմահաղորդականությունը տատանվում է լայն տիրույթում: Մեծ մասը ցածր արժեքներλt ունեն գազեր, ծակոտկեն դիէլեկտրիկներ և հեղուկներ (օդի համար λ t = 0.025 Վտ ((մ Կ), ջրի համար λ t = 0.58 Վտ ((մ Կ)), բյուրեղային դիէլեկտրիկները բարձր արժեքներ ունեն (բյուրեղային որձաքար λ տ = 12.5 Վտ / (մ Կ)): Դիէլեկտրիկների ջերմային հաղորդունակության գործակիցը կախված է դրանց կառուցվածքից (ձուլված որձաքար λ t = 1.25 Վտ / (մ · Կ)) և ջերմաստիճանից:

Theերմային ընդլայնումդիէլեկտրիկները գնահատվում են գծային ընդլայնման ջերմաստիճանի գործակիցով. ... Thermalածր ջերմային ընդլայնում ունեցող նյութերը, որպես կանոն, ունեն ավելի բարձր ջերմային դիմադրություն և հակառակը: Theերմային ընդլայնումօրգանական դիէլեկտրիկները զգալիորեն (տասնյակ և հարյուրավոր անգամներ) գերազանցում են անօրգանական դիէլեկտրիկների ընդլայնմանը: Հետեւաբար, ջերմաստիճանի տատանումներով անօրգանական դիէլեկտրիկներից պատրաստված մասերի ծավալային կայունությունը շատ ավելի բարձր է, քան օրգանականը:

1. Կլանման հոսանքներ

Տարբեր տեսակի հետաձգված բևեռացման տեղաշարժման հոսանքները կոչվում են ներծծող հոսանքներ: Դիէլեկտրիկում մշտական ​​լարման հոսքի մեջ ներծծման հոսանքները մինչև հավասարակշռության վիճակի հաստատումը ՝ փոխելով դրանց ուղղությունը, երբ լարումը միացված և անջատված է: Փոփոխական լարման դեպքում ներծծող հոսանքները հոսում են էլեկտրադաշտում դիէլեկտրիկի գտնվելու ամբողջ ընթացքում:

Ընդհանրապես էլեկտրաէներգիա ժ դիէլեկտրիկում `հոսանքի գումարը ժ sc և կլանման հոսանք ժ աբ

j = j ck + ժ աբ.

Ներծծման հոսանքը կարող է որոշվել կողմնակալ հոսանքի միջոցով ժ սմ - էլեկտրական ինդուկցիայի վեկտորի փոփոխության արագությունը Դ

Անցնող հոսանքը որոշվում է տարբեր լիցքավորիչների էլեկտրական դաշտի փոխանցմամբ (շարժումով):

2. Էլեկտրոնայինէլեկտրական հաղորդունակությունը բնութագրվում է դաշտերի ազդեցության տակ էլեկտրոնների շարժումով: Բացի մետաղներից, այն առկա է ածխածնի, մետաղի օքսիդների, սուլֆիդների և այլ նյութերի, ինչպես նաև բազմաթիվ կիսահաղորդիչների մեջ:

3. Իոնիկ -իոնների շարժման պատճառով: Այն դիտվում է էլեկտրոլիտների լուծույթների և հալոցքների մեջ `աղեր, թթուներ, ալկալիներ, ինչպես նաև շատ դիէլեկտրիկներում: Այն բաժանվում է ներքին և անմաքուր հաղորդունակության: Ներքին հաղորդունակությունը պայմանավորված է դիսոցացիայի արդյունքում առաջացած իոնների շարժումով մոլեկուլները. Իոնների շարժումը էլեկտրական դաշտում ուղեկցվում է էլեկտրոլիզով - նյութի փոխանցումը էլեկտրոդների միջև և դրա ազատումը էլեկտրոդների վրա: Բևեռային հեղուկներն ավելի տարանջատված են և ունեն ավելի բարձր էլեկտրական հաղորդունակություն, քան ոչ բևեռայինները:

Ոչ բեւեռային եւ թույլ բեւեռային հեղուկ դիէլեկտրիկներում (հանքային յուղեր, օրգանոսիլիկոնային հեղուկներ) էլեկտրական հաղորդունակությունը որոշվում է կեղտերով:

4. Մոլեկուլային հաղորդունակություն -առաջանում է կոչվող լիցքավորված մասնիկների շարժումից մոլիոններ... Դիտեք այն կոլոիդային համակարգերում, էմուլսիաներում , կասեցումներ ... Էլեկտրական դաշտի ազդեցության տակ մոլիոնների շարժումը կոչվում է էլեկտրոֆորեզ... Էլեկտրոֆորեզի ժամանակ, ի տարբերություն էլեկտրոլիզի, նոր նյութեր չեն ձևավորվում, հեղուկի տարբեր շերտերում ցրված փուլի հարաբերական կոնցենտրացիան փոխվում է: Էլեկտրոֆորետիկ հաղորդունակություն է նկատվում, օրինակ, էմուլսացված ջուր պարունակող յուղերում: