Диэлектрики

1.

Диэлектрики
+
--
+
-
+
В
Поляризация — ограниченное
смещение связанных зарядов
U
E
d
U
+
+
+
+
+
+
+
-
+
Д
-
+
-
+
-
+
U
-
ПЛ В Д
В 0E
Д 0 ( 1) E
ПЛ 0 E
В , Д , ПЛ
поверхностная
плотность заряда,
Кл/м2
1

2.

Поляризация диэлектриков
Поляризованность –
суммарный дипольный
момент единицы объема
Р
p
V
Р 0 ( 1) E
Электрическое
смещение
D 0 E P 0 E
Дипольный
момент
q
q
-
+
l
p ql
Диэлектрическая проницаемость
– мера поляризации
2

3.

Поляризация
Виды поляризации
Мгновенная
• электронная
• ионная
Замедленная
• ионно-релаксационная
• миграционная
• дипольная …
Поляризация — ограниченное
смещение связанных зарядов
3

4.

Мгновенная поляризация
Электронная мгновенная
• < 2,5
• слабо зависит от Т
+
10 15 с
+
-
• слабо зависит от
частоты до 1015 Гц
Ионная мгновенная
• 6 - 20
-
тверд.
жидк.
Т
• растет с ростом Т
+
12
10 с
• слабо зависит от
частоты до 1012 Гц
Т
4

5.

Замедленная поляризация
Ионно-релаксацинная – ионы
перемещаются на расстояния,
сопоставимые с межатомными
Миграционная – ионы перемещаются
на расстояния, много больше
межатомных
Дипольная – поворот молекулы,
обладающей дипольным моментом
+ -
+ -
+ -
+ -
10 5 10 11с
3
10 1 с
10 8 10 1 с
Т
f
5

6.

Линейные диэлектрики
Неполярные
Ионные
Полярные
механизмы поляризации
Электронная
мгновенная
полиэтилен
алмаз
парафин
Дипольная
Ионная
мгновенная
Ионно
релаксационные
кварц, слюда
стекла
корунд
керамика
целлюлоза
лавсан
капрон
рутил
6

7.

Cложные диэлектрики
1, 2 - объемные доли компонентов
1 2 1
1 , 2 - диэлектрические проницаемости компонентов
Последовательное
соединение
1 2
1 2
1
Параллельное
соединение
1 1 2 2
Хаотическое
распределение
ln 1 ln 1 2 ln 2
7

8.

Электропроводность диэлектриков
en
I ут I абс I ск
Природа электропроводности диэлектриков может
быть как электронной, так и ионной
I
Iабс
I ут
- ток утечки
I абс
- абсорбционный ток
связанных зарядов
Iск I
ск
- сквозной ток свободных
зарядов
t
8

9.

Объемный и поверхностный ток
IV
IS
L
L
S
L
Rs s
a
Rv v
- объемное
сопротивление
- поверхностное
сопротивление
Поверхностный ток обусловлен загрязнением поверхности
диэлектрика, в особенности парами воды
Способы уменьшения поверхностных токов:
1. Очистка и осушение поверхности
2. Увеличение длины пути протекания тока
Измерение объемного и поверхностного сопротивления
U
А
S
А U
L
а
L
9

10.

Изоляторы (фарфоровые, стеклянные, полимерные)
Изолятор С4-450
Технические характеристики:
Номин. напряжение – 110 кВ
Испыт. напряжение – 450 кВ
Длина пути утечки 200 см
10

11.

Изоляторы (фарфоровые, стеклянные, полимерные)
Изолятор ИОР-10
Технические характеристики
Номин. напряжение – 10 кВ
Испыт. напряжение – 80 кВ
Разрушающая сила – 7,5 кН
11