Теоретические положения к работе

Под поляризацией диэлектрика понимается процесс ограниченного смещения связанных (в атомах, молекулах и кристаллической решетке) зарядов или ориентации дипольных молекул под воздействием внешнего электрического поля.

По механизмам поляризации диэлектрики подразделяются на неполярные и полярные. К неполярным относятся диэлектрики, молекулы которых не имеют постоянного дипольного момента (центры отрицательных и положительных зарядов совпадают). Для них характерен механизм упругой поляризации за счет упругого смещения связанных зарядов. К полярным относятся диэлектрики, молекулы которых без воздействия внешнего электрического поля имеют дипольный момент (центры противоположных по знаку зарядов не совпадает). Для этих диэлектриков характерно действие механизмов упругой (мгновенной) и дипольно-релаксационной (замедленной) поляризации.

Под диэлектрическими потерями понимается мощность электрического поля, затрагиваемая на нагрев диэлектрика. К основным видам диэлектрических потерь относятся: потере на электропроводность, т.е. обусловленные перемещением свободных зарядов в диэлектрике. И потери на поляризацию (характерные для диэлектриков с замедленными видами поляризации).

Тангенс угла диэлектрических потерь является очень важной характеристикой диэлектрика в переменном электрическом поле. Углом диэлектрических потерь называется угол, дополняющий до 90° угол сдвига фаз между напряжением и током в емкостной цепи. Для определения рассеиваемой в диэлектрике мощности используется эквивалентная схема конденсатора и векторная диаграмма (рис.1).

Рис. 1 Эквивалентная схема и векторная диаграмма

Рис. 2 Характер частотных зависимостей

Диэлектрическая проницаемость характеризует поляризуемость диэлектриков. Поскольку процесс поляризации диэлектриков внешне проявляется в их способности накапливать заряды (образовывать электрическую емкость), то величину диэлектрической проницаемости определяют измерением емкости конденсатора (Сх), между обкладками которого находится испытуемый диэлектрик (ε =СХ /Со, где Со- емкость воздушного конденсатора).

Величина диэлектрической проницаемости диэлектриков определяется видами поляризации, протекающих в них в зависимости от химического состава и структуры.

Характер частотной зависимости (рис.3) обусловлен временем протекания процессов поляризации и, следовательно, частотами, до которых процессы поляризации успевают следить за изменением электрического поля.

Рис. 3 Характер частотной зависимости