Поиск

Полнотекстовый поиск:
Где искать:
везде
только в названии
только в тексте
Выводить:
описание
слова в тексте
только заголовок

Рекомендуем ознакомиться

Промышленность, производство->Курсовая работа
Все больше предпринимателей обращают внимание на ресторанный бизнес, как на сферу инвестиций. Многие считают, что так просто открыть ресторан. Стоит т...полностью>>
Промышленность, производство->Реферат
Кисломолочные продукты играют важную роль в питании людей, особенно детей, лиц пожилого возраста и больных. Диетические свойства кисломолочных продукт...полностью>>
Промышленность, производство->Реферат
Хлебопекарная промышленность России относится к ведущим пищевым отраслям АПК. Производственная база хлебопекарной промышленности Российской Федерации ...полностью>>
Промышленность, производство->Реферат
Монтаж трубопровода очень похож на поточный процесс – участки трубопровода собираются поэтапно разными бригадами. Строительный процесс имеет «линейную...полностью>>

Главная > Реферат >Промышленность, производство

Сохрани ссылку в одной из сетей:

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

Бийский технологический институт

(филиал) ФГБОУ ВПО

«Алтайский государственный

технический университет

им. И.И. Ползунова»

(БТИ АлтГТУ)

РЕФЕРАТ

На тему: Поляризация диэлектриков

Выполнил:

студент группы ПС-11

Комарова.А.В.

Проверил:

доцент

Шалунов А. В.

2012 г.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 3

1 Понятие поляризации 3

2 Механизмы поляризации 4

3 Виды поляризации 5

3.1 Электронная поляризация 5

3.2 Ионная поляризация 6

3.3 Упруго-дипольная поляризация 7

3.4 Ионно-релаксационная поляризация 8

3.5 Дипольно-релаксационная поляризация 9

3.6 Миграционная (межслоевая) поляризация 11

3.7 Электронно-релаксационная поляризация 11

3.8 Поляризация ядерного смещения 12

3.9 Остаточная (электретная) поляризация 12

3.10 Спонтанная (сегнетоэлектрическая) поляризация 13

3.11 Пьезоэлектрическая поляризация 14

4 Классификации диэлектриков 15

5 Виды поляризации по скорости протекания процесса 17

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 19

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 20

ВВЕДЕНИЕ

Суть явления поляризации заключается в том, что под воздействием внешнего электрического поля связанные заряды диэлектрика смещаются в направлении действующих на них сил и тем больше, чем выше напряженность поля.

Свое применение в электротехнических приборах диэлектрики нашли за счет способности поляризоваться [1].

Диэлектриком называют "вещество, основным электрическим свойством которого является способность поляризоваться в электрическом поле" и в котором возможно существование электростатического поля, так как электрические заряды его атомов, молекул или ионов связаны

. Используемые же на практике диэлектрики содержат и свободные заряды, которые, перемещаясь в электрическом поле, обуславливают электропроводность на постоянном токе [2].

  1. Понятие поляризации

Поляризация – это ограниченное смещение связанных зарядов или ориентация дипольных молекул, возникающая в любом диэлектрике при воздействии электрического поля.[3]

Выделяют два определения поляризации:

  1. Свойство световых и электромагнитных колебаний размещаться в одной определенной плоскости. Плоскость поляризации падающего луча.

  2. Отложение на электродах различных веществ, ослабляющих силу тока. Поляризация электродов.

В зависимости от механизма или порядка смещения электрических зарядов различают следующие виды поляризации:

  1. Электронная поляризация;

  2. Ионная поляризация;

  3. Упруго-дипольная поляризация;

  4. Ионно-релаксационная поляризация;

  5. Дипольно-релаксационная поляризация;

  6. Миграционная (межслоевая) поляризация;

  7. Электронно-релаксационная поляризация;

  8. Поляризация ядерного смещения;

  9. Остаточная (электретная) поляризация;

  10. Спонтанная (сегнетоэлектрическая) поляризация;

  11. Пьезоэлектрическая поляризация [4].

  1. Механизмы поляризации

Значение емкости конденсатора с диэлектриком и накопленный в нем электрический заряд обусловлены несколькими механизмами поляризации, которые различны у разных диэлектриков и могут иметь место одновременно у одного и того же материала.

На рисунке 1 представлена эквивалентная схема диэлектрика, в котором существуют различные механизмы поляризации, можно представить в виде ряда подключенных параллельно к источнику напряжения конденсаторов.

В зависимости от характера химической связи различают следующие 3 основные механизмы поляризации диэлектриков: электронную, ионную и дипольную (ориентационную).

Электронная поляризация присуща всем диэлектрикам и превалирует в кристаллах с ковалентной связью. Под действием внешнего электрического поля P происходит смещение электронов атома относительно его ядра (деформация его электронной оболочки) и возникают индуцированные диполи. Диэлектрические свойства индуцированных диполей относятся к числу резонансных явлений.

Электронный механизм поляризации является наименее инерционным, т.к. масса электрона значительно меньше массы частиц, участвующих в процессе поляризации. Время установления электронной поляризации составляет ≈ 10-15 с, что сравнимо с периодом световых колебаний [4].

  1. Виды поляризации

3.1 Электронная поляризация

Электронная поляризация - это смещение электронных орбит относительно положительно заряженного ядра. Она происходит во всех атомах любого вещества и, следовательно, во всех диэлектриках, независимо от наличия в них других видов поляризации. Время восстановления составляет 10-13 сек.

Электронная поляризация наблюдается у всех видов диэлектриков и не связана с потерями энергии до резонансных частот. Значение диэлектрической проницаемости вещества с чисто электронной поляризацией численно равно квадрату показателя преломления света. Поляризуемость частиц при электронной поляризации не зависит от температуры, а диэлектрическая проницаемость уменьшается с повышением температуры в связи с тепловым расширением диэлектрика и уменьшением числа частиц в единице объема. Кривая зависимости от температуры подобна кривой изменения плотности; причем наиболее резкие снижения наблюдаются при переходах вещества из твердого состояния в жидкое и из жидкого в газообразное, как показано на рисунке 2.

Рисунок 2 – Переход вещества из твердого состояния в жидкое и из жидкого в газообразное

а) б)

а) под напряжением; б) без напряжения;

Рисунок 3 – Поляризация атомов

На рисунке 3 показано графическое изображение поляризации атомов.

Как мы видим орбиты электронов вытягиваются под действием напряжения [4].

3.2 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.

В диэлектриках с ионным типом химической связи под действием электрического поля происходит смещение положительных ионов относительно отрицательных. Время установления ионной поляризации составляет обычно 10-14 – 10-15 с. Это означает, что данная поляризация полностью успевает устанавливаться в переменных полях, включая сверхвысокочастотные (1010 - 1011 Гц). В то же время в инфракрасной области спектра наблюдается запаздывание в установлении ионной поляризации.

Диэлектрическая проницаемость увеличивается с ростом температуры для неорганических стекол различного состава, для керамического материала - электротехнического фарфора, содержащего большое количество стекловидной фазы [5].

Рисунок 4 – Ионная поляризация молекулы

На рисунке 4 представлена схема ионной поляризации молекулы.

3.3 Упруго-дипольная поляризация

Во многих диэлектриках имеются молекулы, которые обладают собственным электрическим моментом. При изменении направления ориентации диполей во внешнем электрическом поле возникают упругие возвращающие силы.

В газах и жидкостях полярные молекулы разориентированы за счет теплового движения, так что результирующая поляризация равна нулю. Под действием внешнего поля устанавливается некоторая преимущественная ориентация диполей в направлении поля.

Во внешнем электрическом поле имеет место упругое отклонение дипольных моментов от равновесной ориентации, как это показано на рисунке 5.

Рисунок 5 – Упругий поворот диполя во внешнем поле

Когда диполи связаны достаточно жестко, при наложении внешнего электрического поля происходят упругие изменения в их направлении.

Поляризуемость зависит от электрического момента каждой молекулы, энергии межмолекулярных связей и направления электрического поля. Когда внутреннее и внешнее поля параллельны, поляризуемость равна нулю. Поэтому вклад упругой дипольной поляризации может обуславливать анизотропию диэлектрической проницаемости [5,6].

3.4 Ионно-релаксационная поляризация

Наблюдается в неорганических стеклах и в некоторых ионных веществах с неплотной упаковкой ионов. В этих случаях слабо связанные ионы вещества под воздействием внешнего электрического поля получают избыточные перебросы в направлении поля, как показано на рисунке 6.

С повышением температуры поляризация значительно увеличивается.

Рисунок 6 – Зависимость потенциальной энергии иона от расстояния при внешнем электрическом поле

В отсутствие внешнего электрического поля все направления перебросов ионов через потенциальный барьер равновероятны. Поэтому распределение ионов равномерно.

Рисунок 7 ­– Зависимость потенциальной энергии иона от расстояния при наличии внешнего поля

Из рисунка 7 следует, что вероятность перескока иона из положения 1 в положение 2 увеличивается, а вероятность обратных перескоков уменьшается. Это происходит потому, что за счет наложения поля потенциальный барьер в первом случае уменьшается на ∆U, а во втором – увеличивается на ∆U [4,6].



Загрузить файл

Похожие страницы:

  1. Диэлектрики в электростатическом поле

    Лекция >> Физика
    ... молекулы. Поляризуемость молекулы. 2. Типы диэлектриков. Деформационная и ориентационная поляризации диэлектриков. Поляризационные заряды. Поляризованность. 3. Диэлектрическая ...
  2. Диэлектрики в электрическом поле, энергия электрического поля

    Контрольная работа >> Биология
    ... определяются процессами как электропроводности, так и поляризации. Диэлектрики в электрическом поле Установим метровую деревянную ... тем, что в электрическом поле происходит поляризация диэлектрика, т. е. смещение в противоположные стороны разноименных ...
  3. Потенциал электростатического поля. Диэлектрики в электростатическом поле

    Лекция >> Физика
    ... поверхности. Диполь в электрическом поле. Поляризация диэлектриков. Напряженность поля в диэлектрике. Электрическое смещение . Работа при ... нуля, на поверхности диэлектрика появляются связанные электрические заряды. Поляризация диэлектрика означает, что ...
  4. Определение электрической прочности газообразных диэлектриков

    Лабораторная работа >> Промышленность, производство
    ... электроизоляционных материалов. Что называют поляризацией диэлектрика. Какие виды поляризации можно считать мгновенными, а какие ...
  5. Расчет электрического поля в диэлектрике

    Лекция >> Физика
    ... раз поле ослабляется за счет поляризации диэлектрика. 3. Условия для E и D на границе двух ... , что в целом дипольный момент диэлектрика равен нулю. Поляризация сегнетоэлектрика во внешнем электрическом ...

Хочу больше похожих работ...

Generated in 0.0013060569763184