19353

Зависимость диэлектрической проницаемости от температуры и частоты переменного электрического тока

Лекция

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Лекция №5 Зависимость диэлектрической проницаемости от температуры и частоты переменного электрического тока Зависимость диэлектрической проницаемости от температуры давления влажности напряжения. Характер температурной зависимости ε диэлектриков с разл...

Русский

2013-07-12

193.5 KB

81 чел.

Лекция №5

Зависимость диэлектрической проницаемости

от температуры и частоты переменного электрического тока

Зависимость диэлектрической проницаемости от температуры, давления, влажности, напряжения.

Характер температурной зависимости ε - диэлектриков с различными видами поляризации часто определяют с помощью температурного коэффициента диэлектрической проницаемости

    (5.1)

Влияние давления на ε учитывается барическим коэффициентом ε 

    (5.2)

Для линейных диэлектриков Bkε, как правило, положителен, так как при всестороннем сжатии диэлектрика увеличивается число способных поляризоваться молекул в единице объема. В некоторых полярных жидкостях в зависимости ε от давления наблюдается максимум.

Увлажнение заметно увеличивает ε гигроскопического диэлектрика, что в первую очередь можно объяснить высокими значениями ε воды (ε = 81). Вместе с тем при увлажнении уменьшается удельное сопротивление, увеличивается угол диэлектрических потерь и уменьшается электрическая прочность диэлектрика.

Для линейных диэлектриков, используемых главным образом в качестве электрической изоляции и диэлектрика конденсаторов, ε в большинстве случаев может считаться практически не зависящей от напряжения, приложенного к диэлектрику. Сильно выраженная зависимость ε от напряжения характерна для сегнетоэлектриков.

Зависимость диэлектрической проницаемости от частоты w переменного поля  называется дисперсией диэлектрической проницаемости. Характер дисперсии определяется процессом установления поляризации во времени. Если процесс установления поляризации – релаксационный (рис. 3, а), то дисперсия будет иметь вид, изображенный на рис.4, а. Когда период колебания электрического поля велик по сравнению с временем релаксации t (частота w мала по сравнению с 1/t), поляризация успевает следовать за полем и поведение Диэлектрики в переменном электрическом поле не будет существенно отличаться от его поведения в постоянном поле (т. е. , как на рис. 3, а). При частотах . Диэлектрики не будут успевать поляризироваться, т. е. амплитуда P будет очень мала по сравнению с величиной поляризации P0 в постоянном поле. Это значит, что . Таким образом, e1 с ростом частоты изменяется от e до 1. Наиболее резкое изменение e1 происходит как раз на частотах w ~ 1/t. На этих же частотах e2 проходит через максимум. Такой характер дисперсии e(w) называется релаксационным. Если поляризация в процессе установления испытывает колебания, как показано на рис. 3, б, то дисперсия e(w) будет иметь вид, изображенный на рис. 4, б. В этом случае характер дисперсии называется резонансным.

Рис.3. Две характерные зависимости поляризации диэлектрика Р от времени t. Постоянное электрическое поле Е включается в момент времени t = 0.

Рис. 4. а — релаксационный характер дисперсии диэлектрической проницаемости e(w), соответствующий зависимости P(t), изображенной на рис. 3, а; б

В реальном веществе дисперсия e(w) имеет более сложный характер, чем на рис. 4. На рис. 5 изображена зависимость e(w), характерная для широкого класса твёрдых Диэлектрики из рис. 5 видно, что можно выделить несколько областей дисперсии в разных диапазонах частот. Наличие этих, обычно чётко разграниченных, областей указывает на то, что поляризация Диэлектрики обусловлена различными механизмами. Например, в ионных кристаллах поляризацию можно представить как сумму ионной и электронной поляризаций. Типичные периоды колебаний ионов ~ 10-13 сек. Поэтому дисперсия e(w), обусловленная ионной поляризацией, приходится на частоты ~ 1013 гц (инфракрасный диапазон). Характер дисперсии обычно резонансный. При более высоких частотах ионы уже не успевают смещаться и весь вклад в поляризацию обусловлен электронами. Характерные периоды колебаний электронов определяются шириной запрещённой зоны Диэлектрики Когда энергия фотона ћw (ћ – Планка постоянная) становится больше ширины запрещённой зоны, фотон может поглотиться, вызвав переход электрона через запрещённую зону. В результате электромагнитные волны на таких частотах (w~1015 гц – ультрафиолетовый диапазон) сильно поглощаются, т.е. резко возрастает величина e2. При меньших частотах (в частности, для видимого света) чистые однородные Диэлектрики, в отличие от металлов, обычно прозрачны. В полярных Диэлектрики под действием электрического поля происходит ориентация диполей. Характерные времена установления поляризации при таком ориентационном механизме сравнительно велики: t ~ 10-6-10-8 сек (диапазон сверхвысоких частот). Характер дисперсии при этом обычно релаксационный. Т. о., изучая зависимость e(w), можно получить сведения о свойствах Диэлектрики и выделить вклад в поляризацию от различных механизмов поляризации.

Рис.5. Зависимость e1 твёрдого диэлектрика от частоты w поля Е.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

52967. ВЛАСТИВОСТІ НАЙПРОСТІШИХ ГЕОМЕТРИЧНИХ ФІГУР, СУМІЖНИХ ТА ВЕРТИКАЛЬНИХ КУТІВ 99.5 KB
  Є про трикутники є про кути. Геометрія це наука про властивості Через будьякі дві точки можна провести Відрізком називається частина прямої яка складається з усіх точок Довжина відрізка дорівнює сумі довжин Пряма розбиває площину Якщо кінці відрізка належать одній півплощиніто Якщо кінці відрізка належать різним півплощинамто Градусна міра кута дорівнює сумі градусних мір Трикутником називається фігура яка складається з Два кути називаються суміжними якщо Два кути називаються вертикальними якщо Основна властивість суміжних кутів...
52968. Розв’язування задач і вправ на обчислення площ та об’ємів геометричних фігур 52.5 KB
  Записуємо число класна робота і тему урока в зошиті II Перевірка домашнього завдання. Перевіримо зарання Як зробили ви завдання Олівці взяли у руки Й приступили до науки Щоб ви менше хвилювались Зошитами обмінялись. Тестові завдання. Завдання для 1 групи.
52969. Марш. Музыка 1 класс 50.5 KB
  Тема: Марш Цели: познакомиться с жанром марш; рассмотреть жизненные обстоятельства при которых звучит марш научиться различать разные виды маршей. Организация урока: построение перед классом вход под музыку марша музыкальное приветствие. Марш пофранцузски ходьба движение. От этого слова и пошло наше маршировать то есть ходить особенным ладным и четким шагом.
52970. Класична доба української філософії 141.5 KB
  Світова та українська культура. Вкажіть основні риси українського світогляду. Що притаманно для філософської думки Київської Русі Перерахуйте твори часів Київської Русі які відображали світогляд. Що повинні були написати на могильному камені Сковороди Світ ловив мене та не впіймав.
52971. Впорядкування даних, пошук даних за зразком в таблиці. Використання фільтрів для пошуку даних в базі даних 12.72 MB
  Перевірка домашнього завдання. Ми продовжуємо вивчати тему «Бази даних. Система управління базами даних Access». На попередніх уроках ми вчилися проектувати БД, розглядали різні способи створення таблиць, заповнювали таблиці конкретними даними.
52973. TAXATION. WHAT ARE TAXES? 528 KB
  Businesses and individuals are subject to many forms of taxes. The various forms of business organization are not taxed equally. The tax situation is simplest for proprietorships and most partnerships; corporations or companies are treated differently.
52974. Фінікія 55.5 KB
  Мета: визначити час на який припадає поява та розквіт фінікійських міст держав ознайомитися з господарством Фінікії досягненнями фінікійців у писемності та в інших галузях культури розкрити причини колонізації фінікійців значення колонізації; розвивати інформаційно пізнавальні компетентності вміння самостійної роботи з різними джерелами інформації аналізувати факти та явища робити висновки комунікативні компетентності вміння висловлювати власну думку аргументувати свою позицію представляти дослідження...
52975. Клас Кісткові риби. Загальна характеристика класу. Зовнішня будова риб 383 KB
  Мета: сформувати в учнів знання про клас Кісткові риби; розкрити особливості зовнішньої будови та життєдіяльність представників цього класу у звязку з умовами життя; простежити ускладнення будови кісткових риб порівняно з ланцетником і хрящовими рибами;визначити місце кісткових риб у системі органічного світу та еволюції хордових тварин;розвивати уміння самостійно працювати з малюнками та текстом підручника з натуральними обєктами;вчити порівнювати й робити висновки; розвивати логічне мислення...