Поляризация диэлектриков

Так поляризация жидкостей, содержащих дипольные молекулы, определяется одновременно электронной и дипольно-релаксационной поляризациями. Сильнополярные жидкости, характеризуются высоким значением  из-за их большой проводимости рисунок 1.1. Температурная зависимость  в дипольных жидкостях имеет более сложный характер, чем нейтральные жидкости. Поэтому  на частоте 50 Гц для хлорированного дифенила (савол) рисунок 1.2 быстро возрастает из-за резкого падения вязкости жидкости, а дипольные молекулы успевают ориентироваться вслед за изменением температуры. Уменьшение  происходит вследствие усиления теплового движения молекул, препятствующего их ориентации в направлении электрического поля

• Так поляризация жидкостей, содержащих дипольные молекулы, определяется одновременно электронной и дипольно-релаксационной поляризациями. Сильнополярные жидкости, характеризуются высоким значением  из-за их большой проводимости рисунок 1.1. Температурная зависимость  в дипольных жидкостях имеет более сложный характер, чем нейтральные жидкости. Поэтому  на частоте 50 Гц для хлорированного дифенила (савол) рисунок 1.2 быстро возрастает из-за резкого падения вязкости жидкости, а дипольные молекулы успевают ориентироваться вслед за изменением температуры. Уменьшение  происходит вследствие усиления теплового движения молекул, препятствующего их ориентации в направлении электрического поля

• Частота, при которой  снижается находится

• где  -вязкость; r – радиус молекулы.
• Время релаксации молекул 0 связано с частотой f0 выражением

Таблица 1.1. Диэлектрической проницаемости при 20 0С и 50 Гц для полярных жидкостей

Наименование жидкости	
Касторовое масло	4,5
Совол	5
Совтол	3.2

• Диэлектрическая проницаемость твердых диэлектриков , в которых возможны все виды поляризаций, имеет наименьшее значение, если структура материала построена из нейтральных молекул и обладает электронной поляризацией, тогда  = n2. Температурная зависимость  определяется изменением числа молекул в единице объема.

• Температурная зависимость  определяется изменением числа молекул в единице объема. Для нейтральной молекулы, неполярного парафина, снижение  ожидается при температуре плавления рисунок 1.3. Для ионных кристаллов с плотной упаковкой ионов , электронной и ионной мгновенными поляризациями некоторое повышение  при значительном повышении температуры, т. к. Tk  0 рисунок 1.4.

• Для ионных кристаллов с неплотной упаковкой и электронной и ионной релаксационными поляризациями характерно небольшое изменение  и положительное Tk.
• При высоких температурах значительное увеличение  сказывается из-за проявления релаксационных поляризаций рисунок 1.5. Для целлюлозы или
• полярных органических диэлектриков увеличение  характерно из-за как бы отслеживания изменения температуры дипольно – релаксационной поляризацией рисунок 1.6.

• Для сегнетоэлектриков  оказывается в прямо пропорциональнной зависимости от напряженности электрического поля. Падение  от времени воздействия напряженности – это старение диэлектрика. Причиной старения является перегруппировка доменов, которая происходит при температурах выше точки Кюри и растет  с ростом напряженности или повышении температуры до точки Кюри рисунок 1.7. Это нелинейные диэлектрики.

• Значение диэлектрической проницаемости важно знать для расчетов многослойных диэлектриков. Напряженность электрического поля в слоях Е и напряжение на них U определяются следующим образом:
• E1 = 2 U / (h1 2 + h2 1);
• E2 = 1 U / (h1 2 + h2 1);
• U1 = 2 h1 U / (h1 2 + h2 1);
• U2 = 1 h2 U / (h1 2 + h2 1),
• где h1, h2 - толщина слоев диэлектрика;1, 2 - диэлектрическая проницаемость материала диэлектрика; Е1, Е2 - напряженность поля в слоях;U1,U2 - напряжение, приложенное к слоям; U - полное напряжение между обкладками конденсатора.

• В случае многослойного конденсатора (плоский, n слоев ) будем иметь для i-го слоя
• Е = U / (I hi / i); Ui = Ei hi,
• где U - полное напряжение на конденсаторе, В; Ui, Еi, hi, i, - соответственно напряжение, напряженность электрического поля, толщина и диэлектрическая проницаемость каждого слоя.
• То есть слои диэлектрика с большей диэлектрической проницаемостью стремятся “разгрузиться” и переложить часть электрического напряжения на слои с меньшей проницаемостью.

• Особенно в тяжелых условиях оказывается воздушная прослойка между двумя слоями изоляции. Благодаря малой проницаемости и малой электрической прочности газов в них возникают частичные разряды. Кроме того, для многослойного цилиндрического конденсатора поле оказывается резко неоднородным, и напряженность в i-м слое на расстоянии x от оси конденсатора (r1i < Х < r2i ) зависит от значений i материалов слоев:
• Е = U / (i Ln(г2i / г1i) / i),
• где г1, r2 - соответственно внутренний и внешний радиусы i-го слоя.

• В этом случае порядок слоев влияет на значение Е в отдельных слоях. Чтобы получить наиболее выгодное распределение напряженностей, нужно помещать во внутренние слои многослойного цилиндрического конденсатора диэлектрики с большими  (градирование изоляции). В неравномерном поле для уменьшения электрической нагрузки электроизоляционных материалов следует в места с наибольшим электрическим смещением помещать материалы с наибольшей .