Полярные диэлектрики — справочник студента

§ 2.7. Неполярные и полярные диэлектрики.

а) Неполярные диэлектрики.

alt

Узнай стоимость своей работы

Бесплатная оценка заказа!

Оценим за полчаса!

Полярные диэлектрики - Справочник студентаПолярные диэлектрики - Справочник студента

Полярные диэлектрики - Справочник студента

Этот тип диэлектриков имеет структуру, при которой у каждой молекулы  при . Представители – N2, CO2, C6H6, CH4 (рис.2.26). Из рис. ясно, что симметрия молекул такова, что дипольный момент в них не возникает при .

При  положительные заряды смещаются вдоль , а отрицательные – против. В результате появляется момент .

,                                       (2.79)

где — молекулярная восприимчивость. Общая поляризация на единицу объема:

Полярные диэлектрики - Справочник студента Полярные диэлектрики - Справочник студента Полярные диэлектрики - Справочник студента

диэлектрическая проницаемость.

         Для оценки  воспользуемся моделью молекулы в виде проводящей сферы радиуса . Во внешнем электрическом поле  сфера приобретает дипольный момент, так как  и  заряды смещаются.

alt

Узнай стоимость своей работы

Бесплатная оценка заказа!
Читайте также:  Пользователи бухгалтерской информации - справочник студента

Оценим за полчаса!

Полярные диэлектрики - Справочник студента

.                     (2.82)

  •          Заряды, не равные нулю, есть лишь на пересекающихся серповидных частях шаров. Момент полученного диполя:
  • .
  • Так как , то с учетом (2.82) получим:

Полярные диэлектрики - Справочник студента

Тогда:

.                                     (2.84)

При            ,                   ,

Полярные диэлектрики - Справочник студента Полярные диэлектрики - Справочник студента

         Модель применима для газов, в которых молекулы не взаимодействуют. Сравним результа-ты расчета с экспериментом. На рис.2.28 приведена зависимость поляризуемости от обратной температуры четырех-хлористого углерода СCl4 и метана СН4. Видно, что зависимость от температуры поляризуемости для этих неполярных газов отсутствует.

б) Полярные диэлектрики.

Для полярных диэлектриков каждая молекула имеет  при . Принадлежность к полярным диэлектрикам связана с симметрией молекул. Пример: СО, Н2О (рис.2.29): .

      Так как энергия диполя в электрическом поле (2.59):

,

то минимуму энергии отвечает ориентация . Такой ориентации препятствует тепловое движение. Если рассматривать не одну молекулу, а много невзаимодействующих молекул, то тепловое движение создает при  из-за хаотической ориентации дипольных моментов молекул.

         Для расчета восприимчивости воспользуемся моделью идеального газа дипольных моментов, т.е. не будем учитывать взаимодействие моментов между собой. Направим  вдоль оси  (рис.2.30). Возможны разные ориентации  относительно  из-за конкуренции двух энергий: энергии поля и тепловой.

         Распределение ориентации  относительно  — это распределение по углам . Считаем, что оно подчиняется статистике Больцмана.

Число моментов в телесном угле :

.                                     (2.86)

Среднее значение компоненты дипольного момента на оси z : ;

.                               (2.87)

  1. Введем статинтеграл:
  2. ,                              (2.88)
  3. тогда

.   (2.89)

         Задача сводится к расчету , т.е. интеграла (2.88). Обозначим :

;       (2.90)

.  (2.91)

  • Подстановка в (2.89) дает:
  • ,                                (2.92)
  • где  — функция Ланжевена.

.                                      (2.93)

Рассмотрим предельные значения .

1.  — слабые поля; т.е.  Подставив приближенное выражение в (2.92), имеем: . При учете  получаем зависимость восприимчивости от температуры в виде:

,                                   (2.94)

носящую название закона Кюри.

2.  — сильные поля: . Из (2.92) получаем: .

                                 (2.95).

Видно, что все моменты  ориентированы вдоль . Зависимость (2.92) приведена в общем виде на рис.2.31. Оценим величину поля, при котором . Если:

  1.  ;
  2. то     .
  3. Много ли это?

Возьмем конденсатор с расстояниями между пластинами  и разность потенциалов 2 кВ. Напряженность поля в нем . Полученное значение поля на три порядка меньше, чем рассчитанная выше величина сильного поля.

Сравним полученные теорети-ческие результаты с экспериментом. На рис.2.32 приведена зависимость поляризуемости от Т-1 для замещенного метана. Видно, что выполняется закон Кюри (2.94).

Источник: https://studizba.com/lectures/73-fizika/1080-elektrichestvo-i-magnetizm/19856-27-nepolyarnye-i-polyarnye-dielektriki.html

Поляризация полярных диэлектриков

Электростатическая защита

ПРОВОДНИКИ В ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОМ ПОЛЕ

Электростатическое поле — эл. поле, образованное неподвижными электрическими зарядами. Свободные электроны – электроны, способные свободно перемещаться внутри проводника (в основном в металлах) под действием эл. поля.

Свободные электроны возникают при образовании металлов: электроны с внешних оболочек атомов утрачивают связи с ядрами и начинают принадлежать всему проводнику:

Полярные диэлектрики - Справочник студента

— участвуют в тепловом движении и могут свободно перемещаться по всему проводнику.

Электростатическое поле внутри проводника

— внутри проводника электростатического поля нет (Е = 0), что справедливо для заряженного проводника и для незаряженного проводника, внесенного во внешнее электростатическое поле. Почему? — т.к. существует явление электростатической индукции, т.е.

явление разделения зарядов в проводнике, внесенном в электростатическое поле, (Е – внешн.) с образованием нового электростатического поля (Е — внутр.) внутри проводника.

Полярные диэлектрики - Справочник студента

Внутри проводника, оба поля (Е – внешн. и Е — внутр.) компенсируют друг друга, тогда внутри проводника

Е = 0.

Заряды можно разделить:

Полярные диэлектрики - Справочник студента

Электростатическая защита

Полярные диэлектрики - Справочник студента

— металл. экран внутри которого, Е = 0, т.к. весь заряд будет сосредоточен на поверхности проводника.

Электрический заряд проводников

— весь статический заряд проводника расположен на его поверхности внутри проводника q = 0; — справедливо для заряженных и незаряженных проводников в эл. поле.

Линии напряженности эл. поля в любой точке поверхности проводника перпендикулярны этой поверхности.

  • ДИЭЛЕКТРИКИ В ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОМ ПОЛЕ
  • Внутри диэлектрика может существовать электрическое поле!
  • Электрические свойства нейтральных атомов и молекул: Нейтральный атом — положительный заряд (ядро) сосредоточен в центре; — отрицательный заряд — электронная оболочка;
  • считается, что из-за большой скорости движения электронов по орбитам центр распределения отрицательного заряда совпадает с центром атома.

Молекула — чаще всего — это система ионов с зарядами противоположных знаков, т.к. внешние электроны слабо связаны с ядрами и могут переходить к другим атомам.

  1. Электрический диполь— молекула в целом нейтральная, но центры распределения противоположных по знаку зарядов разнесены; рассматривается как совокупность двух точечных зарядов равных по модулю и противоположных по знаку,
  2. находящихся внутри молекулы, на некотором расстоянии друг от друга.

Существуют 2 вида диэлектриков (различаются строением молекул):

1) полярные – молекулы, у которых центры положительного и отрицательного зарядов не совпадают (спирт, вода и др.);

2) неполярные— атомы и молекулы, у которых центры распределения зарядов совпадают (инертные газы, кислород, водород, полиэтилен и др.).

ПОЛЯРИЗАЦИЯ ДИЭЛЕКТРИКОВ В ЭЛЕКТРИЧЕСКОМ ПОЛЕ

— смещение положительного и отрицательного зарядов в противоположные стороны, т.е. ориентация молекул.

Поляризация полярных диэлектриков

Диэлектрик вне эл. поля — в результате теплового движения электрические диполи ориентированы беспорядочно на поверхности и внутри диэлектрика.

q = 0 и E – внутр. = 0

Диэлектрик в однородном эл. поле — на диполи действуют силы, создают моменты сил и поворачивают диполи вдоль силовых линий эл. поля.

Полярные диэлектрики - Справочник студента

НО ориентация диполей — только частичная, т.к. мешает тепловое движение. На поверхности диэлектрика возникают связанные заряды, а внутри диэлектрика заряды диполей компенсируют друг друга. Таким образом, средний связанный заряд диэлектрика = 0.

Поляризация неполярных диэлектриков — тоже поляризуются в эл. поле: положительные и отрицательные заряды молекул смещаются, а

Полярные диэлектрики - Справочник студента

центры распределения зарядов, перестают совпадать (как диполи) на поверхности диэлектрика возникает связанный заряд, а внутри эл. поле лишь ослабляется.

Полярные диэлектрики - Справочник студента

  • Ослабление поля зависит от свойств диэлектрика.
  • Электростатическая защита — помещение приборов чувствительных к электрическому полю, внутрь замкнутой проводящей оболочки для экранирования от внешнего электрического поля.
  • Это явление связано с тем, что на поверхности проводника, (заряженного или незаряженного) помещённого во внешнее электрическое поле, заряды перераспределяются так (явление электрической индукции), что создаваемое ими внутри проводника поле полностью компенсирует внешнее.

Рекомендуемые страницы:

Источник: https://poisk-ru.ru/s39150t6.html

Диэлектрики в электрическом поле — Электростатика — ЭЛЕКТРОДИНАМИКА

Диэлектрики (или изоляторы) — вещества, относительно плохо проводящие электрический ток (по сравнению с проводниками).

Термин «диэлектрик» (от греч. dia — через и англ, electric — электрический) был введен М. Фарадеем для обозначения веществ, через которые передаются электромагнитные взаимодействия.

В диэлектриках все электроны связаны, т. е. принадлежат отдельным атомам, и электрическое поле не отрывает их, а лишь слегка смещает, т. е. поляризует. Поэтому внутри диэлектрика может существовать электрическое поле; диэлектрик оказывает на электрическое поле определенное влияние.

Диэлектрики делятся на полярные и неполярные.

Полярные диэлектрики состоят из молекул, в которых центры распределения положительных и отрицательных зарядов не совпадают. Такие молекулы можно представить в виде двух одинаковых по модулю разноименных точечных зарядов, находящихся на некотором расстоянии друг от друга, называемых диполем (рис. 3.9).

Неполярные диэлектрики состоят из атомов и молекул, у которых центры распределения положительных и отрицательных зарядов совпадают.

Читайте также:  Распределение пуассона - справочник студента

Полярные диэлектрики - Справочник студента

Поляризация полярных диэлектриков

Помещение полярного диэлектрика в электростатическое поле (например, между двумя заряженными пластинами) приводит к развороту и смещению до этого хаотически ориентированных диполей вдоль поля (рис. 3.10). Разворот происходит под действием пары сил, приложенных со стороны поля к двум зарядам диполя (рис. 3.11).

Смещение диполей называется поляризацией. Однако из-за теплового движения происходит лишь частичная поляризация.

Внутри диэлектрика положительные и отрицательные заряды диполей компенсируют друг друга, а на поверхности диэлектрика появляется связанный заряд: отрицательный со стороны положительно заряженной пластины, и наоборот.

Полярные диэлектрики - Справочник студента Полярные диэлектрики - Справочник студента

Поляризация неполярных диэлектриков

Неполярный диэлектрик в электрическом поле также поляризуется.

Под действием электрического поля положительные и отрицательные заряды в молекуле смещаются в противоположные стороны, так что центры распределения зарядов смещаются, как у полярных молекул.

Ось наведенного полем диполя ориентирована вдоль поля. На поверхностях диэлектрика, примыкающих к заряженным пластинам, появляются связанные заряды.

Поляризованный диэлектрик сам создает электрическое поле ( , рис. 3.12). Это поле ослабляет внутри диэлектрика внешнее электрическое поле 0. Степень этого ослабления зависит от свойств диэлектрика. Уменьшение напряженности электростатического поля в веществе по сравнению с полем в вакууме характеризуется относительной диэлектрической проницаемостью среды.

Полярные диэлектрики - Справочник студента

  • Относительная диэлектрическая проницаемость среды ε — это физическая величина, показывающая, во сколько раз модуль напряженности электростатического поля Е внутри однородного диэлектрика меньше модуля напряженности поля Е0 в вакууме:
  • В соответствии с этим сила взаимодействия зарядов в среде в е раз меньше, чем в вакууме:

Полярные диэлектрики - Справочник студента

Источник: https://compendium.su/physics/universal/115.html

Что такое диэлектрики и где они используются

В данной статье речь далее пойдет только о диэлектриках. И раз уж мы чуть углубились в науку, то поговорим далее о свойствах и величинах, которые характеризуют эти электротехнические материалы в общем.

Классификация диэлектриков довольна обширная. Тут встречаются жидкие, твердые и газообразные вещества. Далее они делятся по определенным признакам. Ниже приведена условная классификация диэлектриков с примерами в форме списка.

  • газообразные
    • — полярные
    • — неполярные (воздух, элегаз)
  • жидкие
  • твердые
    • — центросимментричные
      • — аморфные
        • — смолы, битумы (эпоксидная смола)
        • — стекла
        • — неупорядоченные полимеры
      • — поликристаллы
        • — нерегулярные кристаллы
        • — керамика
        • — упорядоченные полимеры
        • — ситаллы
      • — монокристаллы
        • — молекулярные
        • — ковалентные
        • — ионные
          • — параэлектрики смещения
          • — параэлектрики „порядок-беспорядок”
        • — дипольные
      • — нецентросимментричные
        • — монокристаллы
          • — пироэлектрики
            • — сегнетоэлектрики смещения
            • — сегнетоэлектрики „порядок-беспорядок”
            • — линейные пироэлектрики
          • — пьезоэлектрики
            • — с водородными связями
            • — ковалентные
            • — ионные
        • — текстуры
          • — электронных дефектов
          • — ионных дефектов
          • — полярных молекул
          • — макродиполей
          • — сегнетоэлектрических доменов
          • — кристаллов в матрице

    Если брать жидкие и газообразные диэлектрики, то основная классификация лежит в вопросе полярности. Разница в симметричности молекул. В полярных молекулы несимметричны, в неполярных — симметричны. Несимметричные молекулы называются диполями.

    В полярных жидкостях проводимость настолько велика, что их невозможно использовать в качестве изоляционных веществ. Поэтому для этих целей используют неполярные, тоже трансформаторное масло.

    А наличие полярных примесей даже в сотых долях значительно снижает планку пробоя и негативно сказывается на изоляционных свойствах неполярных диэлектриков.

    кристаллы представляют собой нечто среднее между жидкостью и кристаллом, как следует из названия.

    Еще популярным вопросом о свойствах и применении жидких диэлектриков будет следующий: вода — диэлектрик или проводник? В чистой дистиллированной воде отсутствуют примеси, которые могли бы вызвать протекание тока. Чистую воду можно создать в лабораторных, промышленных условиях. Эти условия сложны и трудновыполнимы для обычного человека. Есть простой способ проверить проводит ли дистиллированная вода ток.

    Полярные диэлектрики - Справочник студента

    Создать электрическую цепь (источник тока — провод — вода — провод — лампочка — другой провод — источник тока), в которой одним из участков для протекания тока будет сосуд с дистиллированной водой. При включении схемы в работу, лампочка не загорится — следовательно ток не проходит. Ну а если загорится, значит вода с примесями.

    Поэтому любая вода, которую мы встречаем: из крана, в озере, в ванной — будет проводником за счет примесей, которые создают возможность для протекания тока. Не купайтесь в грозу, не работайте влажными руками с электричеством. Хотя чистая дистиллированная вода — полярный диэлектрик.

    Для твердых диэлектриков классификация в основном лежит в вопросе активности и пассивности что ли. Если свойства постоянны, то диэлектрик используют в качестве изоляционного материала, то есть он пассивен.

    Если свойства меняются, в зависимости от внешних воздействий (тепло, давление), то этот диэлектрик применяют для других целей.

    Бумага является диэлектриком, если вода пропитана водой — то ток проводится и она проводник, если бумага пропитана трансформаторным маслом — то это диэлектрик.

    Фольгой называют тонкую металлическую пластину, металл — как известно является проводником. В продаже имеется например ПВХ-фольга, тут слово фольга для наглядности, а слово ПВХ — для понимания смысла — ведь ПВХ это диэлектрик. Хотя в википедии — фольгой называется тонкий лист металла.

    Аморфные жидкости — это и смола, и стекло, и битум, и воск. При повышении температуры этот диэлектрик тает, это замороженные вещества — это дикие определения, которые характеризуют лишь одну грань правды.

    Поликристаллы — это, как бы сросшиеся кристаллы, объединенные в один кристалл. Например, соль.

    Монокристалл — это цельный кристалл, в отличие от вышеупомянутого поликристалла имеющий непрерывную кристаллическую решетку.

    Пьезоэлектрики — диэлектрики, у которых при механическом воздействии (растяжении-сжатии), возникает процесс ионизации. Применяется в зажигалках, детонаторах, УЗИ-обследовании.

    Пироэлектрики — при изменении температуры в этих диэлектриках происходит самопроизвольная поляризация. Также она происходит при механическом воздействии, то есть пироэлектрики являются еще и пьезоэлектриками, но не наоборот. Примерами служат янтарь и турмалин.

    Физические свойства диэлектриков

    Чтобы оценить качество и степень пригодности диэлектрика, необходимо как-то описать его параметры. Если следить за этими параметрами, то можно вовремя предотвратить аварию, заменив элемент на новый с допустимыми параметрами.

    Этими параметрами выступают: поляризация, электропроводность, электрическая прочность и диэлектрические потери.

    Для каждого из этих параметров существует своя формула и постоянная величина, в сравнении с которой производится заключение о степени пригодности материала.

    Главными электрическими свойствами диэлектриков являются поляризация (смещение зарядов) и электропроводность (способность проводить электрический ток) Смещение связанных зарядов диэлектрика или их ориентация в электрическом поле называется поляризацией. Это свойство диэлектрических материалов характеризуется относительной диэлектрической проницаемостью ε. При поляризации на поверхности диэлектрика образуются связанные электрические заряды.

    В зависимости от типа диэлектрика поляризация может быть: электронной, ионной, дипольно-релаксационной, спонтанной. Более подробно про их свойства на инфографике ниже.

    Полярные диэлектрики - Справочник студента

    Под электропроводностью понимают способность диэлектрика проводить электрический ток. Ток, протекающий в диэлектрике называется током утечки. Ток утечки состоит из двух составляющих — тока абсорбционного и тока сквозного. Сквозные токи обусловлены наличием свободных зарядов в диэлектрике, абсорбционный ток — поляризационными процессами до момента установления равновесия в системе.

    Величина электропроводности зависит от температуры, влажности и количества свободных носителей заряда.

    При увеличении температуры электропроводность диэлектриков увеличивается, а сопротивление падает.

    Зависимость от влажности вновь возвращает нас к классификации диэлектриков. Ведь, неполярные диэлектрики не смачиваются водой и на изменение влажности им нет дела. А у полярных диэлектриков при увеличении влажности повышается содержание ионов, и электропроводность увеличивается.

    Проводимость диэлектрика состоит из поверхностной и объемной проводимостей. Известно понятие удельной объемной проводимости, обозначается буквой сигма σ. А обратная величина называется удельное объемной сопротивление и обозначается буквой ро ρ.

    Резкое увеличение проводимости в диэлектрике при возрастании напряжения может привести к электрическому пробою. И аналогично, если сопротивление изоляции падает, значит изоляция не справляется со своей задачей и необходимо применять меры. Сопротивление изоляции состоит из поверхностного и объемного сопротивлений.

    Под диэлектрическими потерями в диэлектриках понимают потери тока внутри диэлектрика, которые рассеиваются в виде тепла. Для определения этой величины вводят параметр тангенс дельта tgδ. δ — угол, дополняющий до 90 градусов, угол между током и напряжением в цепи с емкостью.

    Диэлектрические потери бывают: резонансные, ионизационные, на электропроводность, релаксационные. Теперь подробнее поговорим про каждый тип.

    Полярные диэлектрики - Справочник студента

    Электрическая прочность это отношение пробивного напряжения к расстоянию между электродами (или толщина диэлектрика). Эта величина определяется минимальной величиной напряженности электрического поля, при которой произойдет пробой.

    Пробой может быть электрическим (ударная ионизация, фотоионизация), тепловым (большие диэлектрические потери, следовательно много тепла, и обугливание с оплавлением может произойти) и электрохимическим (в результате образования подвижных ионов).

    И в конце таблица диэлектриков, как же без нее. Полярные диэлектрики - Справочник студента

    В таблице выше приведены данные по электрической прочности, удельному объемному сопротивлению и относительной диэлектрической проницаемостью для различных веществ. Также тангенс угла диэлектрических потерь не обошли стороной.

    Сохраните в закладки или поделитесь с друзьями

Источник: https://pomegerim.ru/electrotehnicheskie-materialy/dielektriki.php

Мир современных материалов — Общие сведения о диэлектриках

 Электроизоляционный материал – это диэлектрический материал, предназначенный для электрической изоляции. Величина электрического сопротивления находится в диапазоне от 106 Ом∙м до 1017 Ом∙м, для неионизированных газов еще выше.

 Электроизоляционные материалы в зависимости от агрегатного состояния подразделяют на газообразные, жидкие и твердые. По химическому составу – на органические (полиэтилен, полистирол и др.) и неорганические (слюда, мрамор и т.д.).

Под действием приложенного электрического поля проявляется важнейшее свойство диэлектриков – способность к поляризации.

Поляризация – это процесс ограниченного смеще­ния или ориентации имеющих электрические заряды частиц ди­электрика, причем диэлектрик приобретает индуцированный электрический момент.

По этому свойству диэлектрики делятся на «полярные», молекулы которых имеют постоянный, не равный нулю электрический момент, и «неполярные», молекулы которых приобретают электрический момент только при воздействии внешнего электрического поля.

  • Основные свойства диэлектриков:
  • — удельное объемное и поверхностное сопротивление (проводимость).
  • — температурный коэффициент удельного электрического сопротивления ТКρ определяет изменение удельного сопротивления материала с изменением его температуры, 0С-1:
  • ТКρ=(1/ρ2)(dρ/ dt),
  • где ρ2 – удельное сопротивление при температуре t2; dρ – изменение удельного сопротивления; dt – изменение температуры с начальной до t2.

— диэлектрическая проницаемость диэлектрика ε. Различают относительную диэлектрическую проницаемость εr, абсолютную ε и диэлектрическую проницаемость вакуума ε0 (электрическая посто­яннаяe0= 8,85×10-12 Ф/м). Их связывает соотношение:

  1. ε=εr∙ε0 или εr=ε/ε0.
  2. Относительная диэлектрическая проницаемость показывает во сколько раз диэлектрическая проницаемость среды больше диэлектрической проницаемости вакуума.
  3. Диэлектрическая проницаемость газообразных диэлектриков составляет около 1, для неполярных жидких и твердых диэлектриков она обычно равна 2-2,5, для полярных – обычно в пределах 3-8, но может и достигать нескольких десятков и сотен.
  4. — Температурный коэффициент диэлектрической проницаемости ТКεr – позволяет оценить изменение диэлектрической проницаемости с изменением температуры:
  5. ТКεr=(1/ εr)(dεr/ dt).

— Диэлектрические потери — мощность,  рассеиваемая в диэлектрике при действии на него переменного электромагнитного поля.

Диэлектрические потери могут быть обусловлены как токами проводимости (потери проводимости), так и запаздыванием поляризации при изменении поля (релаксационные, миграционные и резонансные потери).

Кроме того, в сильных электрических полях приналичии в диэлектрике воздушных включений наблюдаются дополнительные потери энергии (ионизационные потери). Диэлектрические потери зависят от приложенного напряжения U, В, частоты f, Гц, емкости C, Ф и тангенса угла диэлектрических потерь tgδ, Вт:

  • P=U2∙C∙2πf∙tgδ.
  • — Тангенс угла диэлектрических потерь tgδ определяет рассеиваемую в диэлектрике мощность при переменном электромагнитном поле. Произведение tgδна величину относительной диэлектрической проницаемости называется фактором потерь:
  • e» =er∙tgδ.
  • — Электрическая прочность диэлектрика Eпр – напряженность электрического поля, при достижении которой в какой-либо точке диэлектрика происходит пробой:
  • Eпр=Uпр/h,

где Uпр – пробивное напряжение, наибольшее значение напряжения, которое было приложено к диэлектрику в момент пробоя, h – толщина диэлектрика. Размерность электрической прочности – В/м.

— нагревостойкость. ГОСТ 21515-76 определяет нагревостойкость как способность диэлектрика длительно выдерживать воздействие повышенной температуры в течение времени, сравнимого со сроком эксплуатации, без недопустимого ухудшения его свойств.

По рекомендациям МЭК введена характеристика – температурный индекс (ТИ) – это температура, при которой срок службы материала составляет 20000 часов.

По нагревостойкости диэлектрики делятся на 7 классов. Температурные индексы, классы нагревостойкости приведены в табл. 1.

Таблица 1. Классы нагревостойкости электроизоляционных материалов.

  1. ТИ                  Класс нагревостойкости                      Температура, 0С
  2. 90                               Y                                                         90
  3. 105                             A                                                        105
  4. 120                             E                                                         120
  5. 130                             B                                                        130
  6. 155                             F                                                         155
  7. 180                             H                                                        180
  8. 180                             C                                                         Более 180
  9. Указанные температуры являются предельно допустимыми при их длительном использовании.

Удельное объемное электрическое сопротивление, относительная диэлектрическая проницаемость, тангенс угла диэлектрических потерь, электрическая прочность основных электроизоляционных материалов приведены в табл. 2.

  • Таблица 2. Электрические свойства основных электроизоляционных материалов (при 200С)
  • Название                          ρ, Ом∙м                      εr                               tgδ                  Eпр, кВ/мм
  •                                                                      При 50 Гц                  При 50 Гц
  • Полистирол                1013 — 1015                  2,4-2,7                (2-4)∙10-4                    25-30
  • Полиэтилен                1013 — 1015                  2,3                       (2-3)∙10-4                     40-42
  • низкой плотности
  • Полиэтилен                 1013 — 1015                  2,4                        5∙10-4                           40-42
  • высокой плотности
  • Полипропилен            1013 — 1015                  2,1                        (2-3)∙10-4                   30-35
  • Поли-                              1012 — 1013                  3,7                         (3-5)∙10-4                   24
  • формальдегид
  • Полиуретан                 1012 — 1013                  4,6                         12∙10-3                         20-25
  • Полиметил-                 1010 — 1012                  3,6                          6∙10-2                               15-18
  • Метакрилат
  • ПВХ                                1010 — 1012                  4,7                         (3-8)∙10-2                     15-20
  • ПЭТФ                             1012 — 1013                  3,5                         (2-6)∙10-4                     30
  • (лавсан)
  • Фторопласт-4              1016 — 1018                  2,0                         (1-3)∙10-4                   27-40
  • Обозначения: ρ — удельное объемное электрическое сопротивление, εr — относительная диэлектрическая проницаемость, tgδ — тангенс угла диэлектрических потерь, Eпр — электрическая прочность.
Читайте также:  Современные взгляды на типологию организации - справочник студента

Источник: https://worldofmaterials.ru/spravochnik/dielectrics/25-obshchie-svedeniya-o-dielektrikakh

ПОИСК

, определен- [c.249]

    Следовательно, между tg б и д (объемным удельным сопротивлением) существует определенная зависимость, пользуясь которой, зная одну из величин, можно определить другую.

Если измерить экспериментально tgбиQ, а затем вычислить tg б по д и, наоборот, р нotgб, то значения, вычисленные и определенные экспериментально, должны совпасть в том случае, если tg б обусловлен сквозной омической проводимостью.

Несовпадение экспериментальных и вычисленных величин указывает на присутствие в диэлектрике полярных молекул, [c.58]

    Toporo не обращаются в нуль и в центросимметричных кристаллах. Квадратичным электроонтическим эффектом могут обладать все кристаллы диэлектриков кроме того, он наблюдается и в аморфных диэлектриках, полярных жидкостях и газах, где носит название эффекта Керра. [c.276]

    При попадании нефтяной эмульсии в переменное электрическое поле частицы воды, заряженные отрицательно, начинают передвигаться внутри элементарной капли, придавая ей грушевидную форму, острый конец которой обращен к положительно заряженному электроду.

При перемене полярности электродов капля претерпевает новое изменение формы, вытягиваясь острым концом в противоположную сторону. Подобные изменения конфигурации капля претерпевает столь часто, сколь велика частота электрического поля.

Под воздействием сил притяжения отдельные капли, стремясь передвигаться в электрическом поле по направлению к положительному электроду, сталкиваются друг с другом и при достаточно высоком потенциале заряда наступает пробой оболочки диэлектрика, в результате чего мелкие капли воды укрупняются, что и облегчает их осаждение в электродегидраторе. Обезвоженная нефть поднимается и выводится сверху электродегидра тора. [c.183]

    Электропроводность является одним из важных эксплуатационных свойств топлив, от которого зависит безопасность обращения с ним и его применения в двигателях.

Углеводороды топлив являются хорошими диэлектриками и практически электрический ток не проводят однако товарные топлива содержат, кроме углеводородов, примеси полярных веществ в виде продуктов окисления серо- и азотсодержащих соединений, солей металлов и др.

, которые способны в различной степени образовывать в углеводородных растворах положительные и отрицательные ионы и заряженные частицы [100]. При движении топлива (перекачка, фильтрация) равновеоие этих иоиов и частиц нарушается (различная адсорбция, неодинаковое поверхностное натяжение и другие причины).

В результате ионы и частицы одного знака накапливаются па стенках аппаратуры (трубопроводов, фильтров, насосов), а противоположного — остаются в топливе и могут аккумулироваться в емкостях. [c.129]

    Поляризуемость численно равна наведенному дипольному моменту при напряженности поля, равной единице. Уравнение Клаузиуса — Моссотти (1, 131) выведено в предположении однородности поля внутри диэлектрика и справедливо лишь для неполярных молекул газов и жидкостей и полярных молекул газов. Согласно электромагнитной теории света Максвелла [c.54]

    При смещении зарядов диэлектрика (или повороте полярных молекул) в электрическом поле каждый элемент объема ди электрика, в пределах которого произошло смещение, приобре тает дииольный момент, направленный вдоль внешнего поля Размеры этих областей — диполей зависят от расстояний, на ко торые с.местились заряды. Они могут быть различными от моле кулярных раз.меров (что встречается чаще) до макроскопических [c.130]

    Напротив, при физической адсорбции па ионных диэлектриках условия являются иными. Как уже отмечалось выше, на поверхности этих веществ действуют поля, обусловленные определенными силами, которые зависят от знака заряда ионов, приближающихся к центрам поверхностных элементарных ячеек (см. разделы V, 4 и 5).

Поэтому многие молекулы, обладающие диполями (как периферическими, так и непериферическими) или квадруполями, обнаруживают тенденцию к ориентации на поверхности и к потере своего вращательного движения.

Как было указано в разделе VI, 2, Дрэйн и Моррисон [37] приняли, что молекулы азота вследствие наличия у них квадрупольных моментов располагакзтся плоско при адсорбции на поверхности рутила.

Экспериментальные значения размеров молекулярных площадок, занимаемых другими молекулами при адсорбции на полярных веществах, также указывают на то, что ЕЮ многих случаях адсорбированные молекулы плоско ориентированы на пове])хности. [c.91]

    Электрическая прочность. Как и во всех диэлектриках, при достижении некоторой напряженности электрического поля в полимерах возникает пробой, т. е. происходит электрический разряд через материал.

Природа его мало отличается от природы пробоя в других диэлектриках он сопровождается образованием разветвленных каналов, по которым идет разряд. Пробою в полимерных диэлектриках предшествует микроориентация материала, связанная с его «сильной» поляризацией.

Полярные полимеры имеют большую электрическую прочность, чем неполярные. Электрическая прочность резко уменьшается при переходе из застеклованного в высокоэластическое состояние. Введение наполнителя также резко уменьшает электрическую прочность.

Знание величины электрической прочности в зависимости от толщины, формы и других параметров образца — обязательное условие успешного применения резин в качестве электро- [c.73]

    Поведение диэлектрика в переменном электрическом поле обусловлено его поляризацией, величина и направление которой изменяются вслед за изменением напряженности электрического поля.

Поскольку величина диэлектрической постоянной обусловлена поляризацией полимера в электрическом поле, большие ее значения характерны для полярных полимеров, к числу которых из эластомеров относят полихлоропрены, бутадиен-нитрильные и фторкауг[уки. [c.74]

    Простейшее уравнение Дебая устанавливает связь между макро- и микросвойствами полярных диэлектриков в виде [c.233]

    Физические свойства электретов существенно зависят как от особенностей диэлектриков (их полярности и электропроводности), так и от режима изготовления (например, напряженности поля, температуры и времени поляризации).

В зависимости от напряженности электрического поля можно получать из одного и того же вещества и гомо- и гетероэлектреты (совпадающие и несовпадающие по полярности со знаком заряда электрода) с различной плотностью поверхностных зарядов.

Гетерозаряд обусловлен, прежде всего, ориентационной дипольной поляризацией, а также микроскопическими неоднородностями и ионной электропроводимостью диэлектрика. Образование гомозаряда связано с тем, что при высоких напряжениях вследствие искрового пробоя воздушного зазора заряды переходят с электрода на образец полимера.

Электретный эффект в твердых диэлектриках имеет объемный характер. В так называемом незакороченном состоянии электрет все время находится в электрическом поле, в результате чего происходит рассасывание объемного заряда. При плотном закорачивании электрета его внутреннее поле равно нулю [58, гл. I].

Время жизни электрета зависит от электропроводности как его самого, так и среды, а также от качества закорачивания. Поскольку возникновение электретного состояния связано с поляризацией и ориентацией, ему должно сопутствовать существенное увеличение оптической анизотропии.

При кратковременной поляризации полимеров (в частности, ПММА) их оптическая анизотропия практически не проявляется. После резкого возрастания оптической анизотропии в интервале времен от 3 до 6 ч дальнейшее увеличение времени поляризации практически не повышает анизотропию, что свидетельствует о завершении ориентации. [c.253]

    Различают изотропные (к которым могут быть отнесены многие неполярные и полярные полимеры) и анизотропные (к ним относятся некоторые многокомпонентные гетерогенные смеси твердых вещее, о, а также многослойные конструкционные системы) диэлектрики.

Смещение положительных зарядов в изотропных полимерных диэлектриках происходит в направлении электрического поля.

При этом оказывается справедливым соотношение Р = кагоЕ, где / а —скалярная величина, называемая абсолютной диэлектрической восприимчивостью] Е —вектор напряженности электрического поля ео = 8,85-10- 2 Ф ш электрическая постоянная. Вектор Р на- [c.173]

    Дебаем [7.1] предложено уравнение, устанавливающее связь между макро- и микросвойствами полярных диэлектриков  [c.175]

    В зависимости от напряженности электрического поля можно получать из одного и того же вещества гомо- и гетероэлектреты (совпадающие и не совпадающие по полярности со знаком заряда электрода) с различной плотностью поверхностных зарядов.

Гетерозаряд обусловлен прежде всего ориентационной дипольной поляризацией, а также микроскопическими неоднородностями и ионной электропроводностью диэлектрика.

Образование гомозаряда связано с тем, что при любых напряжениях вследствие искрового пробоя воздушного зазора заряды переходят с электрода на образец полимера. [c.193]

    Единицей дипольного момента является дебай (Д) 1 Д = 3,33564X Кл-м (1-10 эл.-ст. ед.-см). Дипольный момент многоатомной молекулы приближенно равен векторной сумме дипольных моментов связей или атомных групп в молекуле с учетом валентных углов.

Полярные и неполярные молекулы, попадая во внешнее статическое электрическое поле, создаваемое между заряженными обкладками конденсатора, ведут себя неодпнаково. Полярная молекула стремится ориентироваться в поле по направлению его линий так, чтобы центр тяжести положительных зарядов был направлен к отрицательному, а отрицательных — к положительному полюсу поля.

Такое положение молекулы отвечает минимуму потенциальной энергии и наибольшей устойчивости. Неполярная молекула в электрическом поле не ориентируется. Под воздействием электрического поля центры тяжести зарядов молекул любого вещества смещаются друг относительно друга на некоторое расстояние.

Смещение зарядов полярной молекулы несколько увеличивает постоянный дипольный момент и способствует превращению неполярной молекулы в электрический диполь с наведе[)ным (индуцированным) дипольным моментом Ципд- Принимают, что под действием не слишком больших полей индуцированный дипольный момент прямо пропорционален напряженности Е эффективного электрического поля внутри диэлектрика.

Величина Е равна разности напряженности поля зарядов на обкладках конденсатора Eq и напряженности поля поверхностных зарядов индуцированных диполей , так как эти поля имеют противоположные направления. Величина р,ннд определяется уравнением [c.5]

    Для полярных молекул ориентационный вклад в энергию межмолекулярного взаимодействия жидкостей можно оценить, не зная конктретных расстояний между молекулами. В полярном диэлектрике на молекулу действует эффективное поле, создаваемое всеми остальными молекулами эфф.Понижение энергии для одного моля частиц при этом [c.256]

    Удельное поверхностное электрическое сопротивление (рз) — сопротивление между противоположными сторонами поверхности квадрата площадью 1 м току, проходящему по поверхности через две противоположные стороны этого квадрата оно измеряется в Ом (или кратные единицы ТОм, ГОм и др.).

Величина р зависит от состояния поверхности диэлектрика, наличия на ней примесей. Полимеры могут адсорбировать на своей поверхности влагу, поскольку полярные группы, входящие в макромолекулу, имеют гид-)офильный характер и способны притягивать молекулы воды.

Чолимеры, содержащие способные к ионизации минеральные наполнители, также адсорбируют воду. На поглощение влаги и образование поверхностных слоев влияет температура, поэтому поверхностное сопротивление сильно зависит от температуры.

При повышенных температурах в сухой атмосфере и в отсутствие случайных поверхностных загрязнений значение рв полимерного диэлектрика намного превышает значение р . [c.136]

    Полярность веществ сильно сказывается на их д и э л е к т р и-ческой проницаемост и— одной из важных характеристик диэлектриков. Чтобы уяснить связь между диэлектрической проницаемостью и структурой вещества, необходимо разобраться [c.60]

Источник: https://www.chem21.info/info/717911/

Ссылка на основную публикацию