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

80 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

24230. Цех железобетонных конструкций 458.5 KB
  Цех железобетонных конструкций входит в состав завода железобетонных конструкций. Цех предназначен для изготовления конструкций поточным и стендовым методами. Завоз арматуры и вывоз готовых изделий производится рельсовым транспортом. При термовлажностной обработке изделий возможны выделения тепла и пара.
24232. Лексика 23 KB
  the Union Jack перевод толкование much many a lot перевод посмотри значение в словаре образная память 3 работа над формой звуковая pronounciation графическая spelling грамматическая значением употреблением коллокация типичные сочетания слова; конатация ассоциации соц. упражнения на уровне слова: из ряда слов убрать лишнее; сгруппировать сова по темам; назвать слова по картинкам; кроссворды; вставить пропущенную букву; из разбросанных букв составить слово. упражнения на уровне предложения: вставить...
24234. Упражнение, как элементарная единица обучения 33.5 KB
  Письменные упражнения не рекомендуется делать в классе. Связанно это с полной невозможностью устного общения вне уроков и следовательно тратить время на письменные упражнения не рекомендуется. Отдельно на аудирование проводить упражнения не целесообразно. 5 по коммуникативной направленности: языковые упражнения на отработку языковых навыков: фонетические лексические грамматические.
24235. Цель обучения иностранным языкам в отечественной методике 51 KB
  Развивающая развитие мышления воображения памяти внимания. нач школа формирование умения общаться на ия с учётом реч способностей и потребностей нач клговорение чтение аудирование письмо развитие ребёнка его реч способтей вниманияпамяти мотивации к дальнейшему изуч ия обеспечение коммуникативнопсих адаптации мл шк к нов языку для преодоления дальнейшего языкового барьера используя ия как срво общния освоение элемент лингвист освоений доступных мл шк и необход для освоения устн и пись речи на ия преобщение детей...
24236. Коммуникативная направленность обучения иностранным языкам 38.5 KB
  Грамматика Грамм. памяти грамм. Грамм. умение способность исполть грамм.
24237. Фонетика. Отличия письменной речи от устной 28.5 KB
  совокупность навыков форм умение. аудир чтение умение реализ навыков в дейтти говор письмо чтениеАудиров. Умение совокупность навыков. Фонетика Фонетические навыки компонент речевых навыков т.
24238. Содержание обучения иностранных Языков, его основные компоненты 30 KB
  его основные компоненты. Определяя сод обуч ия последоватли школы Роговой выделяют 3 основных компонента сод обуч: 1 лингвистический компонент предполагает обучение языку и речи в последовательности от речи к языку. 2 психологический компонент нацелен на формирование умений и навыков. 3 методологический компонент это формирование у учащихся приемов рационального учения и самостоятельной работы прием работы со словарем прием аудирования приемы запоминания лексики.