Полупроводниковые материалы композиционные диэлектрики диэлектрическая проницаемость поляризация Явление сверхпроводимости Металлические сплавы Магнитотвердые материалы Диамагнетики Диэлектрические потери Пластмассы Пробой

По агрегатному состоянию диэлектрики бывают газообразными, жидкими и твердыми. Самой большой является группа твердых диэлектриков. Электрические свойства электроизоляционных материалов оценивают с помощью величин, называемых электрическими характеристиками.

Ионная поляризация

Ионная поляризация - наблюдается в веществах с ионной химической связью и проявляется в смещении друг относительно друга разноименно заряженных ионов. Как указывалось, время электронной поляризации весьма мало - на 2 - 3 порядка больше электронной поляризации.

Уравнение [POL13B] для веществ с ионной поляризацией не соблюдается. Например, для каменной соли [Nu] = 1.54; [Nu]2 = 2.22 и [Epsilon] = 4.8; для рутила TiO2: [Nu] = 2.7; [Nu]2 = 7.3 и [Epsilon] = 114.

Зависимость диэлектрической проницаемости от температуры у твердых ионных линейных диэлектриков может быть различной. У большинства ионных диэлектриков [Epsilon] с ростом температуры увеличивается, т.к. при этом уменьшается коэффициент упругой связи между ионами и расстояние между ними увеличивается при тепловом расширении материала. Если обозначим через Купр - коэффициент упругой связи между ионами, а через x - смещение ионов, то в состоянии равновесия qE = Купр.X, а элементарный электрический момент пары состоящей из двух разноименно заряженных ионов Pи:

Pи = qx = q2E/ Kупр и = q2/ Kупр; (12)

Тогда поляризованность единицы объема Pи будет равна сумме всех элементарных моментов. Диэлектрическая проницаемость увеличивается с ростом температуры для неорганических стекол различного состава, для керамического материала - электротехнического фарфора, содержащего большое количество стекловидной фазы. Но у некоторых веществ большим внутренним полем электронная поляризация преобладает над ионной, как например у рутила TiO2 и перовскита CaTiO3 , и ростом температуры уменьшается, как показано на рисунке, где 1 для электротехнического фарфора на частоте 50 Гц, а 2- для титаносодержащей керамики. [an error occurred while processing this directive]

[POL16A]

Если диэлектрик характеризуется не только электронной, но и ионной поляризацией, то общая поляризуемость (деформационная) будет равна сумме электронной и ионной поляризуемости

= + (13).

Наличие второго слагаемого приводит к тому, что диэлектрическая проницаемость ионных диэлектриков больше, чем у неполярных веществ.

Диэлектрическая проницаемость будет больше у тех ионных диэлектриков, которые содержат многовалентные ионы, например Ti++++, Pb++,O- - . В таких веществах ионы слабо связаны друг с другом и несут большие электрические заряды, что обусловливает большую ионную поляризуемость.

Температурный коэффициент удельного электрического сопротивления — величина, определяющая изменение удельного сопротивления материала с изменением его температуры. С повышением температуры у всех диэлектриков электрическое сопротивление уменьшается, следовательно, их температурный коэффициент удельного сопротивления имеет отрицательный знак.
Электротехнические материалы Лекции Теория конструктивных материалов Электрические цепи в постоянного и переменного тока