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

75 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

63933. Проблем рынка пластиковых карт в России на примере ОАО «РГС Банк» 493.5 KB
  Теоретические аспекты функционирования платёжных систем на основе пластиковых карт. Правовое регулирование деятельности кредитных организаций в области пластиковых карт. Виды пластиковых карт и их характеристика.
63934. Корупція на міжнародному рівні та на рівні законодавства України 176.78 KB
  Мета і завдання дослідження полягає у тому, щоб на основі вивчення, аналізу й узагальнення новітнього законодавства у сфері протидії корупції, думок з приводу цієї проблематики вчених, міжнародно – правових стандартів показати способи протидії корупції у різних державах...
63935. Принципы окрашивания волос 650.59 KB
  Изменение моды на прически вызывает изменение моды на цвет волос. Независимо от того почему красятся волосы: желание ли это скрыть седину или же просто с декоративной целью в любом случае необходимо стремиться к созданию естественных тонов.
63936. Совершенствование методов управления в ООО «Про-Сервис» 369 KB
  Цель данного исследования – на основе проведенного анализа стиля руководства и методов управления в ООО «Про-Сервис» разработать предложения по их совершенствованию. Для достижения цели данного исследования необходимо решить следующие задачи: Рассмотреть сущность стилей руководства и методов управления в организации...
63937. Оценка банковской деятельности ЗАО «Русский Стандарт» 267.5 KB
  Российские банки вынуждены работать в условиях повышенных рисков и чаще, чем их зарубежные партнеры оказываются в кризисных ситуациях. Прежде всего, это связано с недостаточной оценкой собственного финансового положения, привлеченных и размещенных средств, надежности и устойчивости обслуживаемых клиентов.
63940. Создание электронного учебника по предмету АИС 1.03 MB
  Чтобы создать свою страничку, вам необязательно знать даже основы html, т.к. программа возьмет на себя львиную долю работы по написанию html-кода. Можно порекомендовать Macromedia Dreamweaver и как своеобразный учебник
63941. Технологическиий процесс приготовления сложной кулинарной продукции в ресторане «Аляска» 772.02 KB
  Вспомним к примеру знаменитые пиры римских патрициев где подавались невообразимые блюда вроде соловьиных язычков куда быстроногие рабы-бегуны доставляли живых миног с побережья моря и лед с вершин гор. В ресторане Аляска реализуют смешанные алкогольные и безалкогольные напитки...