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

77 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

38597. Веб–сайт для муниципального дошкольного образовательного учреждения детского сада для детей раннего возраста № 30 «Малыш» города Дубны Московской области 3.77 MB
  Для создания вебсайта Малыш были проанализированы законодательные документы по разработке и наполнению официального сайта проведен сравнительный анализ существующих вебресурсов выявлены требования к информационной системе разработан проект системы и наполнен определенной информацией. Структура сайта Наполнение сайта В последние годы в России быстрыми темпами развивается Интернет и большая доля населения имеет у себя дома или на работе выход к его ресурсам возникает необходимость...
38598. ФРАЗЕОЛОГИЯ В СОВРЕМЕННОЙ ПРОЗЕ И СПОСОБЫ ЕЁ ПЕРЕДАЧИ В ПЕРЕВОДЕ 381 KB
  5 Проблема перевода фразеологических единиц. Все они описывают различные способы перевода фразеологических единиц. Однако не существует единого конкретного способа их перевода которым можно было бы пользоваться в работе.
38599. РАЗРАБОТКА ИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ С WEB-ДОСТУПОМ ДЛЯ ПРЕДПРИЯТИЯ СОЦИАЛЬНО-КУЛЬТУРНОЙ СФЕРЫ 6.34 MB
  В данный момент используется большое количество разных ИС, многие предприятия на заказ разрабатывают необходимую для их предприятия ИС, кто-то использует готовые, но переработанные, а кто-то готовые на подобие программы «1С». С появлением интернета появилась возможность предоставлять услуги и в иных сферах, что дало толчок к созданию ИС с web-доступом.
38600. Основні передумови вдосконалення ротаційних граблів ГУР-4,2 1.57 MB
  Основні технології заготівлі сіна, що тепер застосовують, — це заготівля розсипного сіна та пресованого. У господарствах АПК України переважає перша технологія. Вона нескладна, дає змогу обходитися комплексом більш простих машин. Проте водночас вона має низку істотних вад, основними з яких є значні затрати праці, особливо ручної, та витрати енергії.
38601. ФОРМИРОВАНИЕ КОММУНИКАТИВНОЙ КОМПЕТЕНЦИИ МЛАДШИХ ШКОЛЬНИКОВ ВО ВНЕУЧЕБНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ 361.5 KB
  Отечественные ученые, определяя младший школьный возраст как важный этап социализации и развития коммуникативных умений, считают, что ключом к успешной деятельности, ресурсом эффективности и благополучия будущей жизни ребенка, является коммуникативная компетенция
38602. Актуальные налоговые теории. Промысловое налогообложение 40.62 KB
  Под налоговыми теориями следует понимать ту или иную систему научных знаний о сути и природе налогов, их месте, роли и значении в экономической и социально-политической жизни общества. Иными словами налоговые теории представляют собой различные модели построения налоговых систем государства в зависимости от признания за налогами того или иного назначения.
38603. Технологические основы социальной профилактики наркозависимости в образовательных учреждениях 492.5 KB
  Методические основы выявления эпизодов потребления наркотиков детьми и подростками. Ковальчук выделили причины влияющие на употребление наркотиков детьми и подростками: социальноэкономические конституциональнобиологические социальные индивидуальнопсихологические. До начала XX века практически не существовало ограничений на производство и потребление наркотиков. Но тем не менее распространение наркотиков продолжалось.
38604. Состояние и перспективы развития молочного скотоводства в КСУП «Добрушское» Добрушского района Гомельской области 340.5 KB
  4 Резервы повышения экономической эффективности производства молока 30 Безопасность жизнедеятельности 35 4 Экологическое обоснование работы 37 Выводы...
38605. Види взаємодії людини з природним середовищем та їх наслідки у звязку з забрудненнями стічними водами ПАТ Сєверодонецьке Обєднання Азот 946.5 KB
  Головна ж теоретична і практична задача екології розкрити загальні закономірності організації життя і на цій основі розробити принципи раціонального використання природних ресурсів в умовах все зростаючого впливу людини на біосфер Взаємодія людського суспільства і природи стало однією з найважливіших проблем сучасності оскільки положення яке складається у відносинах людини з природою часто стає критичним: вичерпуються запаси прісної води і корисних копалин нафти газу кольорових металів тощо погіршується стан ґрунтів водного і...