19352

Диэлектрические материалы

Лекция

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Лекция №4 Диэлектрические материалы. Диэлектрическими называются электротехнические материалы с. большим сопротивлением прохождению тока электроизоляционными диэлектрические материалы диэлектрики предназначенные для изоляции электрических цепей элемент

Русский

2013-07-12

49 KB

29 чел.

Лекция №4

Диэлектрические материалы.

Диэлектрическими называются электротехнические материалы с. большим сопротивлением прохождению тока, электроизоляционными — диэлектрические материалы (диэлектрики), предназначенные для изоляции электрических цепей, элементов и устройств.

Характерным свойством диэлектриков является возможность создания в них сильных электрических полей и накопления электрической энергии. Это свойство используется для создания на основе диэлектриков электрических конденсаторов.

По агрегатному состоянию диэлектрики делятся на твердые, жидкие и газообразные. По химическому составу различают органические диэлектрики, в состав которых входит углерод, и неорганические, не содержащие в своем составе углерода. По природному происхождению диэлектрики делятся на естественные (природные) и синтетические (искусственные), которые получаются путем химической переработки природного сырья. К наиболее распространенным диэлектрическим материалам относятся:

а) волокнистые (картон, бумага, ткани, лакоткани);

б) слоистые и слюдяные (текстолит, гетинакс, миканит, слюдинит, стеклотекстолит);

в) керамические (электрофарфор, термоконды, тиконды, стеалит);

г) жидкие (минеральные и растительные масла, синтетические жидкости);

д) электроизоляционные лаки и эмали (лаки и краски масляные, кремнийорганические, глифталево-масляные).

В настоящее время принято разделение линейных диэлектриков по механизмам поляризации молекул. Эта классификация исключительно важна при изучении как электрических, так и общих физико-химических свойств диэлектриков.

Диэлектрики имеют очень большое электрическое сопротивление. По химическому составу диэлектрики делят на^ органические и неорганические. Основным элементов в молекулах всех органических диэлектриков является углерод. В неорганических диэлектриках углерода нет. Наибольшей нагревостойкостью обладают неорганические диэлектрики (слюда, керамика и др.).

Неполярные диэлектрики (нейтральные) — состоят из неполярных молекул, у которых центры тяжести положительного и отрицательного зарядов совпадают. Следовательно, неполярные молекулы не обладают электрическим моментом и их электрический момент . Примером практически неполярных диэлектриков, применяемых в качестве электроизоляционных материалов, являются углеводороды, нефтяные электроизоляционные масла, полиэтилен, полистирол и др.

Полярные диэлектрики (дипольные) — состоят из полярных молекул, обладающих электрическим моментом. В таких молекулах из-за их асимметричного строения центры масс положительных и отрицательных зарядов не совпадают. При замещении в неполярных полимерах некоторой части водородных атомов другими атомами или не углеводородными радикалами получаются полярные вещества. При определении полярности вещества по химической формуле следует учитывать пространственное строение молекул. К полярным диэлектрикам относятся феноло-формальдегидные и эпоксидные смолы, кремнийорганические соединения, хлорированные углеводороды и др. Примеры молекул неполярных и полярных веществ показаны на рис. 4.1

Рис.4.1.

Поляризация диэлектриков — явление, связанное с ограниченным смещением связанных зарядов в диэлектрике или поворотом электрических диполей, обычно под воздействием внешнего электрического поля, иногда под действием других внешних сил или спонтанно.

Поляризацию диэлектриков характеризует вектор электрической поляризации. Физический смысл вектора электрической поляризации — это дипольный момент, отнесенный к единице объема диэлектрика. Иногда вектор поляризации коротко называют просто поляризацией.

Поляризация — состояние диэлектрика, которое характеризуется наличием электрического дипольного момента у любого (или почти любого) элемента его объема.

Различают поляризацию, наведенную в диэлектрике под действием внешнего электрического поля, и спонтанную (самопроизвольную) поляризацию, которая возникает в сегнетоэлектриках в отсутствие внешнего поля. В некоторых случаях поляризация диэлектрика (сегнетоэлектрика) происходит под действием механических напряжений, сил трения или вследствие изменения температуры.

Поляризация не изменяет суммарного заряда в любом макроскопическом объеме внутри однородного диэлектрика. Однако она сопровождается появлением на его поверхности связанных электрических зарядов с некоторой поверхностной плотностью σ. Эти связанные заряды создают в диэлектрике дополнительное макроскопическое поле с напряженностью Е1, направленное против внешнего поля с напряженностью Е0. Результирующая напряженность поля Е внутри диэлектрика .

Диэлектрическая проницаемость — величина, позволяющая оценить способность материала создавать электрическую емкость. Относительная диэлектрическая проницаемость входит в величину абсолютной диэлектрической проницаемости. Температурный коэффициент диэлектрической проницаемости — величина, дающая возможность оценить характер изменения диэлектрической проницаемости, а следовательно, и емкости изоляции с изменением температуры. Тангенс угла диэлектрических потерь — величина, определяющая потери мощности в диэлектрике, работающем при переменном напряжении/

Схема 4.1.

Фотополяризация

Пирополяризация

Пьезополяризация

Дипольная

Ионная

Электронная

Объемно-зарядная

(миграционная)

Тепловая (релаксационная)

Остаточная

Спонтанная

Фотополяризация

Пирополяризация

Упругая (деформационная)

Макроскопическая

Микроскопическая

Пьезополяризация

Существующая без внешних воздействий

Вызванная неэлектрическим воздействием

Индуцированная электрическим полем

Электрическая поляризация


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

15471. Війна Росії з Польщею. Андрусівським договір 1667р. Територіальне розчленування України 28 KB
  Війна Росії з Польщею. Андрусівським договір 1667р. Територіальне розчленування України. В Україні почало ширитися загальне невдоволення політикою І.Брюховецького і московськими порядками. Чашу терпіння українського суспільства переповнили події пов'язані з Андрусів...
15472. Гетьманщина на початку 18 ст. Гетьман Іван Мазепа 36 KB
  Гетьманщина на початку 18 ст. Гетьман Іван Мазепа. На кінець ХVІІ ст. Лівобережжя перетворилося на центр політичного і культурного життя в Україні. Цей край українці називали Гетьманщиною а росіяни Малоросією. Старшина фактично витиснула рядових козаків з вищих посад і ві...
15473. Відновлення козаччини на правобережній України в середині 80х рр. 17 ст 52 KB
  Відновлення козаччини на правобережній України в середині 80х рр. 17 ст. С.Палій Після поразки Української революції подальшу долю українських земель визначали сусідні держави Польща Росія та Туреччина. Згідно з умовами Бахчисарайського договору 1681 територія між Дні...
15474. Пилип Орлик та його конституція 1710 року 27.5 KB
  Пилип Орлик та його конституція 1710р. Після смерті І. Мазепи на загальній раді старшина та Військо Запорізьке під головуванням кошового отамана К. Гордієнка 5 квітня 1710 р обрали гетьманом України в еміграції Пилипа Орлика. Він походив із чеськопольського роду. Закінчи...
15475. Наступ царизму на автономію України. Остаточна ліквідація гетьманського правління 36.5 KB
  Наступ царизму на автономію України. Остаточна ліквідація гетьманського правління. Проводячи колонізаторську політику царський уряд поступово ліквідовував автономію України. Катерина II вирішила скасувати її остаточно. У відповідь на прохання козацької старшини у 176...
15476. Соціально-економічний розвиток Лівобережної та Слобідської України у 18 ст. Юридичне оформлення кріпосного права 26.5 KB
  Соціальноекономічний розвиток Лівобережної та Слобідської України у 18 ст. Юридичне оформлення кріпосного права. На Лівобережній та Слобідській Україні в другій половині XVIII ст. панували феодальнокріпосницькі відносини. Основну роль відігравало сільське господарс...
15477. Розвиток економіки на правобережжі та західноукраїнських землях у 18 ст. Захоплення західноукраїнських земель Австрією 26.5 KB
  Розвиток економіки на правобережжі та західноукраїнських землях у 18 ст. Захоплення західноукраїнських земель Австрією. Кінець XVIII ст. характеризується зростанням могутності Російської імперії агресивності її зовнішньої політики. Вона загарбала більшу частину укр
15478. Політика Австрійської монархії на західноукраїнських землях в кінці 18 - першій половині 19ст 29 KB
  Політика Австрійської монархії на західноукраїнських землях в кінці 18 першій половині 19ст. Наприкінці XVIII ст. внаслідок поділів Польщі західноукраїнські землі площею понад 60 тис кв. км з населенням 25 млн. осіб у тому числі 2 млн. українців стали колонією Австрійсько
15479. Політичне становище і соціально-економічний розвиток східноукраїнських земель у першій половині 19 ст. Колоніальна політика царизму щодо України 41 KB
  Політичне становище і соціальноекономічний розвиток східноукраїнських земель у першій половині 19 ст. Колоніальна політика царизму щодо України. Україна в російськотурецькій війни 18061812 рр. Як і в попередніх війнах Росії з Туреччиною Україна була найближчим тило...