Природа токов в диэлектриках

Что такое проводник и диэлектрик?

Все материалы, существующие в природе, различаются своими электрическими свойствами. Таким образом, из всего многообразия физических веществ в отдельные группы выделяются диэлектрические материалы и проводники электрического тока.

Что представляют собой проводники?

Проводник – это такой материал, особенностью которого является наличие в составе свободно передвигающихся заряженных частиц, которые распространены по всему веществу.

Проводящими электрический ток веществами являются расплавы металлов и сами металлы, недистиллированная вода, раствор солей, влажный грунт, человеческое тело.

Металл – это самый лучший проводник электрического тока. Также и среди неметаллов есть хорошие проводники, например, углерод.

Все, существующие в природе проводники электрического тока, характеризуются двумя свойствами:

• показатель сопротивления;
• показатель электропроводности.

Сопротивление возникает из-за того, что электроны при движении испытывают столкновение с атомами и ионами, которые являются своеобразным препятствием. Именно поэтому проводникам присвоена характеристика электрического сопротивления. Обратной сопротивлению величиной является электропроводность.

Электропроводность – это характеристика (способность) физического вещества проводить ток. Поэтому свойствами надежного проводника являются низкое сопротивление потоку движущихся электронов и, следовательно, высокая электропроводность. То есть, лучший проводник характеризуется большим показателем проводимости.

Например кабельная продукция: медный кабель обладает большей электропроводностью по сравнению с алюминиевым.

Что представляют собой диэлектрики?

Диэлектрики – это такие физические вещества, в которых при заниженных температурах отсутствуют электрические заряды. В состав таких веществ входят лишь атомы нейтрального заряда и молекулы. Заряды нейтрального атома имеют тесную связь друг с другом, поэтому лишены возможности свободного перемещения по всему веществу.

Самым лучшим диэлектриком является газ. Другие непроводящие электрический ток материалы – это стеклянные, фарфоровые, керамические изделия, а также резина, картон, сухое дерево, смолы и пластмассы.

Диэлектрические предметы – это изоляторы, свойства которых главным образом зависимы от состояния окружающей атмосферы. Например, при высокой влажности некоторые диэлектрические материалы частично лишаются своих свойств.

Проводники и диэлектрики широко используются в сфере электротехники для решения различных задач.

Например, вся кабельно-проводниковая продукция изготавливается из металлов, как правило, из меди или алюминия. Оболочка проводов и кабелей полимерная, также, как и вилках всех электрических приборов. Полимеры – отличные диэлектрики, которые не допускают пропуска заряженных частиц.

Серебряные, золотые и платиновые изделия – очень хорошие проводники. Но их отрицательная характеристика, которая ограничивает использование, состоит в очень высокой стоимости.

Поэтому применяются такие вещества в сферах, где качество гораздо важнее цены, которая за него уплачивается (оборонная промышленность и космос).

Медные и алюминиевые изделия также являются хорошими проводниками, при этом имеют не столь высокую стоимость. Следовательно, использование медных и алюминиевых проводов распространено повсеместно.

Вольфрамовые и молибденовые проводники имеют менее хорошие свойства, поэтому используются в основном в лампочках накаливания и нагревательных элементах высокой температуры. Плохая электропроводность может существенно нарушить работу электросхемы.

Диэлектрики также различаются между собой своими характеристиками и свойствами. Например, в некоторых диэлектрических материалах также присутствуют свободные электрически заряды, пусть и в небольшом количестве. Свободные заряды возникают из-за тепловых колебаний электронов, т.е. повышение температуры все-таки в некоторых случаях провоцирует отрыв электронов от ядра, что понижает изоляционные свойства материала. Некоторые изоляторы отличаются большим числом «оторванных» электронов, что говорит о плохих изоляционных свойствах.

Самый лучший диэлектрик – полный вакуум, которого очень трудно добиться на планете Земля.

Полностью очищенная вода также имеет высокие диэлектрические свойства, но таковой даже не существует в реальности. При этом стоит помнить, что присутствие каких-либо примесей в жидкости наделяет ее свойствами проводника.

Главный критерий качества любого диэлектрического материала – это степень соответствия возложенным на него функциям в конкретной электрической схеме. Например, если свойства диэлектрика таковы, что утечка тока совсем незначительная и не приносит никакого ущерба работе схемы, то диэлектрик является надежным.

Что такое полупроводник?

Промежуточное место между диэлектриками и проводниками занимают полупроводники. Главное отличие проводников заключается в зависимости степени электропроводности от температуры и количества примесей в составе. При том материалу свойственны характеристики и диэлектрика, и проводника.

С ростом температуры электропроводность полупроводников растет, а степень сопротивления при этом падает. При понижении температуры сопротивление стремится к бесконечности. То есть, при достижении нулевой температуры полупроводники начинают вести себя как изоляторы.

Полупроводниками являются кремний и германий.

Электропроводность диэлектриков

Электроизоляционные материалы, применяемые в технике, не являются идеальными диэлектриками в связи с присущей им небольшой электропроводностью.

Поляризационные процессы смещения связанных зарядов в диэлектрике протекают во времени до момента установления равновесия и создают токи смещения (токи поляризации). В случае электронной и ионной поляризаций эти токи практически не удается зафиксировать приборами. Токи смещения различных видов замедленной поляризации, наблюдаемые в большинстве технических диэлектриков, называют токами абсорбции. При приложении постоянного напряжения они наблюдаются только при включении и выключении, меняя свое направление

Наличие в технических диэлектриках небольшого числа свободных зарядов приводит к возникновению малых по величине сквозных токов.

Следовательно, в диэлектрике протекают абсорбционный ток (i_абс), обусловленный смещением связанных зарядов, и сквозной ток (i_скв) за счет направленного перемещения свободных носителей зарядов. Ток, протекающий в диэлектрике под действием внешнего электрического поля, называется током утечки (i_ут).

Плотность тока утечки в диэлектриках определяется суммой сквозного тока и тока абсорбции (А/м 2 ):

(9)

На рис.14 приведена зависимость изменения тока утечки в диэлектрике после приложения к нему постоянного напряжения.

Рис. 14. Зависимость тока через диэлектрик от времени

Как следует из рис.14, ток абсорбции изменяется c течением времени (t) по закону затухающей экспоненты. После окончания процессов поляризации через диэлектрик протекает только сквозной ток.

Сопротивление диэлектрика, называемое сопротивлением изоляции R_из, определяется только величиной сквозного тока и определяется по формуле:

(10)

где U – приложенное постоянное напряжение.

Следовательно, для оценки состояния изоляции необходимо измерять ток утечки спустя некоторое время после приложения напряжения, когда закончатся поляризационные процессы и ток абсорбции спадет до нуля. На практике измерение тока утечки производят через одну минуты после приложения к диэлектрику постоянного напряжения, считая, что процессы замедленной поляризации закончились. Следует иметь в виду, что при приложении к диэлектрику переменного электрического поля поляризация будет продолжаться до снятия поля.

Особенностью электропроводности диэлектриков является ее ионный характер (ионы переносят с собой часть вещества).

Для твердых электроизоляционных материалов различают объемную и поверхностную электропроводности и соответственно объемное и поверхностное сопротивления. Объемная электро-проводность обусловлена свойствами самого диэлектрика. Поверхностная же электропроводность обусловлена присутствием на поверхности диэлектрика влаги и различных загрязнений. Поскольку вода отличается значительной электропроводностью, то даже тончайший слой влаги на поверхности диэлектрика приводит к появлению заметной проводимости, определяемой в основном толщиной увлажненного слоя.

Поскольку толщина адсорбированного слоя влаги и его сопротивление связаны с природой материала, на поверхности которого находится этот слой, то поверхностную электропроводность обычно рассматривают как свойство самого диэлектрика. Поверхностная электропроводность тем ниже, чем меньше полярность вещества, чем чище поверхность диэлектрика и чем лучше она отполирована. Наиболее высокими значениями поверхностного сопротивления обладают неполярные диэлектрики, поверхность которых не смачивается водой. Пониженное значение поверхностного сопротивления можно наблюдать у полярных диэлектриков, частично растворимых в воде, у которых на поверхности образуется пленка электролита. Кроме того, к поверхности полярных диэлектриков притягиваются и оседают на ней различные загрязнения.

Адсорбция влаги на поверхности диэлектрика находится в тесной зависимости от относительной влажности окружающего воздуха. Особенно резкое увеличение поверхностной проводимости наблюдается при относительной влажности воздуха, превышающей 70–80% (рис. 15).

Рис. 15. Зависимость удельного поверхностного сопротивления твердого диэлектрика от относительной влажности воздуха: 1 – неполярный; 2 — полярный; 3 – частично растворимый полярный диэлектрик

Для сравнительной оценки различных материалов по их объемной и поверхностной электропроводности, пользуются значениями удельного объемного сопротивления ρ и удельного поверхностного сопротивления ρ_S.

В системе СИ удельное объемное сопротивление ρ численно равно сопротивлению куба с ребром в 1 м, вырезанного реально или мысленно из исследуемого материала, если ток проходит сквозь куб от одной его грани к противоположной. Единица измерения удельного объемного сопротивления Ом·м. Если для измерения берется не куб, а плоский образец материала, то при однородном поле удельное объемное сопротивление рассчитывается по формуле:

(11)

где R — объемное сопротивление образца, Ом; S — площадь электрода, м 2 ; h — толщина образца, м.

Объемное сопротивление образца будет равно:

(12)

Удельное поверхностное сопротивление численно равно сопротивлению квадрата любых размеров, мысленно или реально выделенного на поверхности исследуемого материала, если ток проходит через квадрат от одной его стороны к противоположной. Единица измерения удельного поверхностного сопротивления Ом. Если для измерения берется не квадрат, а прямоугольник, то удельное поверхностное сопротивление в Ом рассчитывается по формуле:

(13)

где R_s — поверхностное сопротивление образца материала, Ом,

d – ширина электродов, l – расстояние между электродами.

Поверхностное сопротивление будет равно:

(14)

По удельному объемному сопротивлению можно определить удельную объемную проводимость:

(15)

Удельная поверхностная проводимость определяется аналогично:

(16)

Удельная поверхностная проводимость измеряется в сименсах (См), а удельная объемная проводимость – См·м -1 .

При длительной работе диэлектрика под напряжением сквозной ток через жидкие и твердые диэлектрики может уменьшаться или увеличиваться. Уменьшение сквозного тока характеризует увеличение сопротивления изоляции за счет электрической очистки образца. Слабо закрепленные ионы примесей даже в слабых электрических полях ионизируются и постепенно осаждаются на электродах.

Увеличение сквозного тока происходит вследствие старения материала, под которым понимают необратимое ухудшение изоляционных свойств (уменьшение сопротивления изоляции), что в конечном итоге, может привести к пробою диэлектрика.

Дата добавления: 2017-01-08 ; просмотров: 4498 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Диэлектрические потери

В диэлектрике под действием приложенного к нему напряжения протекает электрический ток, следовательно, в нем рассеивается энергия. Диэлектрическими потерями Pназывают активную составляющую электрической мощности, затрачиваемую на нагрев диэлектрика, находящегося в электрическом поле. Они состоят из: потерь от токов проводимости P_эл; поляризационных и ионизационных потерь P_пол и P_ионз соответственно.

Потери энергии в диэлектриках наблюдаются как при постоянном, так и при переменном напряжении.

При постоянном напряжении, когда отсутствует периодическая поляризация (влияние поляризации проявляется только в моменты включения и выключения, то есть кратковременно, и потерями от поляризации можно пренебречь), сквозные токи утечки I_ут определяются значением сопротивления изоляции R_из, зависящим от ρ_s и ρ_v. Поэтому диэлектрические потери (активная мощность) в цепи постоянного тока могут быть определены из выражения P = U 2 /R_из, где U – значение постоянного напряжения, приложенного к диэлектрику. Таким образом, качество диэлектрика на постоянном токе можно оценить ρ_s и ρ_v или сопротивлением изоляции R_из, которые и определяют диэлектрические потери.

При переменном напряжении к потерям от токов сквозной проводимости добавляются потери от поляризации, которые и составляют значительную долю общих потерь в диэлектрике, и являются собственно диэлектрическими. Для определения мощности потерь в переменных полях диэлектрик представляют в виде последовательной или параллельной электрической схемы, состоящей из идеального конденсатора и активного сопротивления. Активная мощность, выделяемая на активном сопротивлении схемы, определяет рассеиваемую в диэлектрике мощность (диэлектрические потери) Р_пол,определяемую по формуле

где: ω = 2 f – круговая частота, рад/с; f – частота приложенного напряжения, в Гц; tgd – тангенс угла диэлектрических потерь.

При релаксационных механизмах поляризации при изменении напряженности электрического поля по гармоническому закону E=E_o*sinωt, вектор поляризуемости Р отстает от вектора напряженности поля Е, и определяется выражением Р= E*sin(ωt-d). Угол d и является углом диэлектрических потерь. На векторной диаграмме токов, протекающих через диэлектрик, угол d дополняет угол сдвига фаз между током и напряжением в емкостной цепи до 90 о (рисунок 41).

При частотах свыше 20…30кГц диэлектрические потери уже оказывают влияние на тепловой режим различных устройств. Поэтому tgd, характеризующий диэлектрические потери, является важным параметром диэлектрика.

Значение емкости Св выражении (3) для конденсатора с диэлектриком можно определить из выражения С=ε_r*С_о, где С_о – емкость конденсатора, определяемая его геометрическими размерами. С учетом этого, выражения (3) примет вид: P_п = U 2 *ω*С_о*ε_r*tgd. Произведение ε_r*tgd называют коэффициентом диэлектрических потерь. Диэлектрические потери, отнесенные к объему диэлектрика, называют удельными диэлектрическими потерями, и измеряют в Вт/кг.

В зависимости от значения tgd диэлектрики подразделяют на низкочастотные (tgd = 0,001…0,1) и высокочастотные (tgδ

На постоянном токе с увеличением температуры растет подвижность носителей, увеличивается электропроводность и, следовательно, ток сквозной проводимости I_ск Поэтому возрастают и потери в диэлектрике.

На переменном токе зависимость tgd от температуры различна для полярных и неполярных диэлектриков, следовательно, и потери в них будут разные.

В неполярных диэлектриках имеют место потери от электропроводности, и зависимость tgd от температуры экспоненциально увеличивается с ростом температуры (рисунок 42,а).

Такой же характер имеет и температурная зависимость диэлектрических потерь, так как ε_rнеполярных диэлектриков практически не зависит от температуры (рисунок 37).

В полярных диэлектриках к потерям от электропроводности (рисунок 42, б, кривая 1), которые больше, чем у неполярных диэлектриков, добавляются потери на поляризацию (кривая 2), которые увеличивают общее значения tgd. Суммарная зависимость tgd от температуры для полярных диэлектриков характеризуется кривой 3. Обычно диэлектрические потери возрастают с увеличением температуры, несмотря на то, что в некотором интервале температур tgd может уменьшаться. Это связано с тем, что в областях, где tgd уменьшается, резко увеличивается ε_r полярного диэлектрика (возникают резонансные явления). Кроме того, нередко потери на электропроводность выше, чем потери на поляризацию.

Влияние частоты на tgd и диэлектрические потери также различно для полярных и неполярных диэлектриков. В неполярных диэлектриках существует только потери электропроводности от токов I_ут, которые не зависят от частоты электрического поля. Поэтому произведение ω*tgdв выражении (3) имеет постоянное значение. Следовательно, tgd с ростом частоты уменьшается по гиперболической зависимости при Р=f(I_ут ) (рисунок 43,а).

В полярных диэлектриках (рисунок 42,б) к потерям от электропроводности (кривая 1) добавляются потери от поляризации (кривая 2). Изменение tgd от частоты в целом характеризуется суммарной кривой 3.

Зависимость диэлектрических потерь от частоты для полярных диэлектриков имеет вид, показанный на рисунке 44.

При низких частотах потери создаются только электропроводностью, поэтому они не завися от частоты. При возрастании частоты они резко увеличиваются, так как резко увеличивается tgd, увеличение которого не может скомпенсировать уменьшение ε_r в этой области частот. Начиная от частоты, при которой tgd имеет максимум, потери вновь становятся почти постоянными, так как уменьшение tgd компенсируется увеличением частоты.

Диэлектрические потери возрастают также с увеличением влажности диэлектрика.

studopedia.org — Студопедия.Орг — 2014-2021 год. Студопедия не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования (0.002 с) .

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Абсорбционный ток

Это сопротивление называется сопротивлением изоляции и является одним из основных критериев при ее оценке. Так как значения времени спада абсорбционного тока для разных объектов могут значительно различаться, то измерение сопротивления изоляции должно производиться через некоторый промежуток времени после приложения напряжения ( включения), в течение которого абсорбционный ток спадет до нуля. Сопротивление, измеренное сразу после включения, всегда будет меньше за счет прохождения в измеряемой цепи абсорбционных токов. [31]

Из полученного выражения видно, что ток состоит из двух составляющих. Первая составляющая, которая уменьшается со временем, называется абсорбционным током . Этот ток обусловлен явлением междуслоевой по-ляризациии и существует, пока происходит накопление свободного заряда на поверхности раздела слоев. Вторая составляющая называется остаточным током, который обусловлен только проводимостями слоев. [33]

Проводи-мость диэлектрика при постоянном напряжении определяется по сквозному току, сопровождающемуся выделением и нейтрализацией зарядов на электродах. При переменном напряжении активная проводимость определяется не только сквозным током, но и активными составляющими абсорбционных токов . [34]

Так как времена спада абсорбционного тока для разных объектов могут значительно различаться, то измерение сопротивления изоляции должно производиться через некоторый промежуток времени после приложения напряжения ( включения), в течение которого абсорбционный ток спадет до нуля. Сопротивление, измеренное сразу после включения, всегда будет меньше за счет прохождения в измеряемой цепи абсорбционных токов . [35]

Обычно влияние времени грубо оценивают, сравнивая сопротивление образца через 1 и 10 мин после приложения напряжения. В плохих изоляторах или в увлажненных пластмассах основную роль играет приблизительно постоянный ионный ток утечек, а абсорбционный ток оказывается малым. Природа абсорбционных токов весьма сложна и связана с такими физическими свойствами материалов, которые будут подробно рассмотрены при изучении прохождения в пластмассах переменного тока. [36]

Особенно интересны результаты, полученные при одновременном воздействии на образец постоянного и импульсного напряжения. Образование объемных зарядов в образце в сильных электрических полях и рассасывание зарядов после снятия поля было подтверждено в работе [133] изучением абсорбционных токов зарядки и разрядки. В случае электродов, обеспечивающих однородное электрическое поле, перераспределение поля за счет объемного заряда должно привести к повышению напряженности поля в каком-либо участке диэлектрика. Следовательно, увеличение пробивного напряжения под влиянием объемного заряда [132, 133] невозможно понять исходя из обычных представлений, согласно которым пробой происходит при достижении значения Е Епр где-то внутри диэлектрика: концепция внутренней электрической прочности, как материальной константы, оказывается несостоятельной. Этот факт можно объяснить, предполагая, что развитие пробоя начинается при определенной напряженности поля именно у катода. В сильных полях в результате инжекции электронов образуется отрицательный объемный заряд, который приводит к снижению напряженности поля у катода. Поэтому пробой происходит при более высоком напряжении, чем в отсутствие объемных зарядов. [38]

Это сопротивление называется сопротивлением изоляции и является одним из основных критериев при ее оценке. Так как значения времени спада абсорбционного тока для разных объектов могут значительно различаться, то измерение сопротивления изоляции должно производиться через некоторый промежуток времени после приложения напряжения ( включения), в течение которого абсорбционный ток спадет до нуля. Сопротивление, измеренное сразу после включения, всегда будет меньше за счет прохождения в измеряемой цепи абсорбционных токов. [39]

Обычно влияние времени грубо оценивают, сравнивая сопротивление образца через 1 и 10 мин после приложения напряжения. В плохих изоляторах или в увлажненных пластмассах основную роль играет приблизительно постоянный ионный ток утечек, а абсорбционный ток оказывается малым. Природа абсорбционных токов весьма сложна и связана с такими физическими свойствами материалов, которые будут подробно рассмотрены при изучении прохождения в пластмассах переменного тока. [40]

Ток утечки можно считать содержащим две составляющие: установившуюся, представляющую собой сквозной ток проводимости, и так называемую абсорбционную. Слово абсорбция означает всасывание, впитывание, поглощение; явление абсорбции характеризует закономерное спадание тока. Исследования показали, что абсорбционный ток является зарядным током, а диэлектрик представляет собой систему конденсаторов, емкость которых зависит от степени неоднородности. [42]

На рис. 17 — 27 показаны схемы измерения сопротивления изоляции жил относительно земли ( а) и между жилами ( б) высоковольтного кабеля мегомметром типа МС-06 с экранированием токов утечки по поверхности изоляции. Показания мегомметра в первые секунды вращения рукоятки почти всегда меньше установившегося показания за счет токов заряда геометрической емкости ( определяемой геометрическими размерами изоляции электрических цепей и их расположением относительно друг друга и корпуса устройства) и абсорбционной емкости, определяемой диэлектрическими качествами изоляции. При этом считают, что абсорбционный ток уже в основном прекратился. [44]

Диэлектрик

Диэле́ктрик (изолятор) (от др.-греч. διά «через; раздельно», и др.-греч. ἤλεκτρον — «янтарь») — материал, относительно плохо проводящий электрический ток. Электрические свойства диэлектриков определяются их способностью к поляризации во внешнем электрическом поле. Термин введён в науку английским физиком Майклом Фарадеем [1] .

Концентрация свободных носителей заряда в диэлектрике не превышает 10 8 см −3 . В электродинамике диэлектрик — среда с малым на рассматриваемой частоте значением тангенса угла диэлектрических потерь ( t g δ ≪ 1 ,delta ll 1> ) [2] , в такой среде сила тока проводимости [3] намного меньше силы тока смещения.

Под идеальным диэлектриком понимают среду со значением t g δ = 0 ,delta =0> , прочие диэлектрики называют реальными или диэлектриками с потерями. С точки зрения зонной теории твёрдого тела диэлектрик — вещество с шириной запрещённой зоны больше 3 эВ.

Исследование диэлектрических свойств касается хранения и рассеивания электрической и магнитной энергии в материалах [4] [5] . Понятие диэлектрики важны для объяснения различных явлений в электронике, оптике, физике твердого тела и клеточной биофизике.

Содержание

• 1 Терминология
• 2 Физические свойства
• 3 Параметры
• 4 Примеры
• 5 Использование
  • 5.1 Пассивные свойства
  • 5.2 Активные свойства диэлектриков
• 6 Примечания
• 7 Ссылки
• 8 Литература

Терминология [ править | править код ]

Хотя термин «изолятор» подразумевает низкую электрическую проводимость, диэлектрик обычно означает материалы с высокой поляризуемостью. Последнее выражается числом, называемым относительной диэлектрической проницаемостью. Термин «изолятор» обычно используется для обозначения электрической непроводимости, тогда как термин «диэлектрик» используется для подчёркивания способности материала к накоплению энергии посредством поляризации.

Термин «диэлектрик» был придуман Уильямом Уэвеллом в ответ на просьбу Майкла Фарадея [6] [7] . Идеальным диэлектриком является материал с нулевой электрической проводимостью [8] .

Физические свойства [ править | править код ]

Условно к проводникам относят материалы с удельным электрическим сопротивлением ρ −5 Ом·м, а к диэлектрикам — материалы, у которых ρ > 10 8 Ом·м. Удельное сопротивление хороших проводников может составлять всего 10 −8 Ом·м, а у лучших диэлектриков превосходить 10 16 Ом·м. Удельное сопротивление полупроводников в зависимости от строения и состава материалов, а также от условий внешней среды может изменяться в пределах 10 −5 —10 8 Ом·м.

Хорошими проводниками электрического тока являются металлы. Из 105 химических элементов лишь 25 являются неметаллами, причём 12 элементов могут проявлять полупроводниковые свойства. Но кроме элементарных веществ известны тысячи химических соединений, сплавов или композитов со свойствами проводников, полупроводников или диэлектриков. Чёткую границу между значениями удельного сопротивления различных классов материалов провести достаточно сложно. Например, многие полупроводники при низких температурах ведут себя подобно диэлектрикам. В то же время диэлектрики при сильном нагревании могут проявлять свойства полупроводников. Качественное различие состоит в том, что для металлов проводящее состояние является основным, а для полупроводников и диэлектриков — возбуждённым.

Развитие радиотехники потребовало создания материалов, в которых специфические электромагнитные свойства на радиочастотах сочетаются с необходимыми физико-механическими параметрами. Такие материалы называют высокочастотными. Для понимания электрических, магнитных и механических свойств материалов, а также причин старения нужны знания их химического и фазового состава, атомной структуры и структурных дефектов.

Параметры [ править | править код ]

Параметры диэлектриков определяют их механические (упругость, прочность, твердость, вязкость), тепловые (тепловое расширение, теплоемкость, теплопроводность), электрические (электропроводность, поляризация, поглощение энергии, электрическая прочность), магнитные, оптические свойства, а также определяют их электрический, механический, тепловой отклики на воздействие электрического поля, механического напряжения, температуры [9] .

Примеры [ править | править код ]

К диэлектрикам относятся различные газы, жидкости, например, масла, стёкла, различные смолы, пластмассы.

Удельное сопротивление деионизированной воды (см. также: бидистиллят) — 18 МОм·см.

К диэлектрикам относят также параэлектрики — нелинейные диэлектрики, не обладающие спонтанной поляризацией, относительная диэлектрическая проницаемость которых уменьшается с ростом температуры (титанаты стронция, калия, кадмия; сегнетоэлектрики выше температуры Кюри).

Использование [ править | править код ]

При применении диэлектриков, одного из наиболее обширных классов электротехнических материалов, довольно четко определилась необходимость использования как пассивных, так и активных свойств.

Диэлектрики используются не только как изоляционные материалы.

Пассивные свойства [ править | править код ]

Пассивные свойства диэлектрических материалов используются, когда их применяют в качестве электроизоляционных материалов и диэлектриков конденсаторов обычных типов. Электроизоляционными материалами называют диэлектрики, которые не допускают утечки электрических зарядов, то есть с их помощью отделяют электрические цепи друг от друга или токоведущие части устройств, приборов и аппаратов от проводящих, но не токоведущих частей (от корпуса, от «земли»). В этих случаях диэлектрическая проницаемость материала не играет особой роли или она должна быть возможно меньшей, чтобы не вносить в схемы паразитных ёмкостей. Если материал используется в качестве диэлектрика конденсатора определённой ёмкости и наименьших размеров, то при прочих равных условиях желательно, чтобы этот материал имел большую диэлектрическую проницаемость.

Активные свойства диэлектриков [ править | править код ]

Активными диэлектриками, диэлектрические свойства которых зависят от приложенного напряжения, влияния внешней среды являются сегнетоэлектрики, пьезоэлектрики, пироэлектрики, электролюминофоры, материалы для излучателей и затворов в лазерной технике, электреты и др.