Коммерциялық емес акционерлік қоғам электртехникалық материалтану
Диэлектриктің өтімділігі және оның электрлік полярлануымен
жүктеу/скачать 0,83 Mb. Pdf көрінісі
|
ess 48
Презентация Microsoft PowerPoint, Қатты дене физикасы 7 апта, 2065
| 2.1 Диэлектриктің өтімділігі және оның электрлік полярлануымен
байланысы Барлық диэлектриктер байланысқан электрлік зарядтарға ие: атомдардың сол зарядталған электрондық қабыршықтары және оң зарядтталған атомдық ядролар. Электр өрісіне диэлектриктер қосылмаған кезде осы зарядтар концентрикалық күйде орналасқан, сондықтан атомдар электрлік нейтралды. Электр өрісінің (Е) әсерінен диэлектриктегі бөгелмелі электр зарядтар әсер еткен күштің бағытымен ығысады. Ол ығысудың шамасы өріс кернеулігінің мөлшерімен байланысты. Егер электр өрісінен ажыратса, онда жаңағы зарядтар өз қалпына қайтадан оралады да, қайтадан атомдар электр нейтралды болады. а) нейтральды атом б) поляризоланған атом. 2.1 сурет Дипольды молекулалар немесе полярлы диэлектриктер, электр өрісінің арқасында өріспен бағыттасады. Егерде өрістен сондай диэлектриктерді ажыратсақ, жылулық қозғалыстың әсерінен дипольдар бейберекет болып бағытын жоғалтады. Диэлектриктер зарядтарының көбісінің ығысуы өрістің кернеулігімен сызықты байланысады. Конденсатордың заряды CU Q - ға тең. (2.1) мұндағы C – конденсатор сыйымдылығы; U – оған келтірілген кернеу. Келтірілген кернеудің берілген мәніндегі электр саны Q екі құрастырушыдан тұрады: біріншісі вакуум бөліп тұрғанда бар болатын заряд Q 0, екіншісі электродтарды шын мәнінде бөліп тұратын, диэлектриктің өрістенуімен бейімделген құрастырушы Q д . Сонда . 0 Д Q Q Q (2.2) 11 2.2 суретте: әртүрлі өрістену механизмдері бар диэлектриктің эквиваленттік сұлбасы кернеу көзіне (U) параллель қосылған бірқатар сыйымдылықтарды қамтиды. Сыйымдылық (C 0 ) пен заряд (Q 0 ), егер де олардың арасында диэлектрик жоқ болса, (вакуум) өзіндік электродтар өрісіне сәйкес келеді. Электрондық өрістену атомдар мен иондардың электрон қабықшаларының серпімді ығысуы мен деформациясы арқасында пайда болады. Электрондық өрістенуге 2.2 суретте C 7 және Q 7 сәйкес келеді. Электронды өрістенудің орнығу уақыты өте аз (10 -15 сек) мезгілде болады. Таза электронды өрістенулі заттың диэлектрлік өтімділігі, санды түрде жарық сыну көрсеткішінің (n) квадратына тең. Атомдар немесе иондардың электронды орбиталарының ығысуы мен деформациясы температураға тәуелді емес, дегенмен заттың электронды өрістенуі диэлектриктің жылулық кеңейуімен және көлемі (2.2 суретте C u ,Q u ) ұлғайғанда бөлшектер санының төмендеуімен байланысты, температураның жоғарылауынан төмендейді. 2.2 сурет - Әртүрлі өрістену механизмді электр өрісіндегі құрамы күрделі диэлектрик (а) және оның эквиваленттік сұлбасы (б) Өрістену негізгі екі үлкен топқа бөлінеді. Біріншісіне - лезде, серпімді, электр қуатын шашыратпай, диэлектрикті жылытпай өтетін өрістенулер жатады. Олар электрондық және иондық өріс-тенулер, нәтижесінде ығысу тогы (I ығ ) пайда болады. Электрондық өрістену атомдар мен иондардың электрон қабыршағының деформациясы және серпінді ығысуы арқасында пайда болады. Бұл өрістену диэлектриктің құрамымен агрегаттық күйіне қарамай барлық диэлектриктерде 10 -15 сек ішінде өшеді де, сыртқы қуаттың шығынына әсер етпейді. Қоршаған ортаның жылулығына да тәуелсіз, бірақта термиалық ұлғаюдың әсерінен өзіндік көлемінің ішінде атомдардың саны азаяды деп, өрістену де азайған сияқты көрінеді. Бұл көрінудің түрі тек қана полярлы емес диэлектриктерге сәйкес. Электрондардың ығысуы серпімді болады, электр өрісін алып тастағанда, электрондар бұрынғы қалпына келеді. 12 Иондық өрістену құрамы иондық қатты денелерде өтеді. Өрістенудің бұл түрі серпінді байланысқан иондардың өз орнынан ығысқанымен шарттасады, өтетін уақыты 10 -13 сек арасында, қуат шығынын шығармайды. Иондық өрістенудің мәні - сол зарядты иондардың өріске қарсы қозғалуында, ал оң зарядты иондардың өріспен бағыттасуында. Серпімді иондық өрістену практикалық жиілікке байланысты емес жиілік спектрінін инфрақызыл торауына дейін. Екінші тобына, баяу ағатын, ұлғаюы да, кемуі де ақырын болатын, диэлектрикті қыздыратын қуаттың сейілуі бірге жүретін, өрістенуді жатқызамыз. Оларды релаксациондық өрістену дейміз. Ол топқа жататындар: дипольды - релаксациондық, ионды – релаксациондық, электронды – релакса- циондық, спонтандық, резонанстық, миграциялық, жоғары вольттық және қалдық өрістенулер. Осы өрістенулердің арқасында диэлектрикте активті және реактивті ток (I а абс. , I р абс. ) жүреді. Ол токтардың аты абсорбциялық токтар. Техникалық диэлектриктерде баяу өтетін өрістенулер 1 мин уақыт арасында бітеді, электр өрісінің қуатын шығындатады, өйткені диполдар өріспен бағыт-тасу үшін тұтқыр ортаның кедергісін басып өту керек. Эквиваленттік сұлбада мұндай өрістенуді сыйымдылық пен активті кедергіні тізбектеп қосады. Полярлы диэлектриктердің өтімділігі температураға және жиілікке байланысты. Ерекше топқа сегноэлектриктер жатады. Сегноэлектрик деп, белгілі бір температурадан төмен, немесе белгілі температура аралығында сыртқы өріс жоқта өздігінен өрістеніп тұратын заттарды айтамыз (спонтанно-самопроиз- вольно – өзінен-өзі), олардың электр ығысуы кернеуліктің өзгеруімен қисық сызыққа тәуелді. Ондай байланыс бірінші рет сегнет тұзында байқалған, сондықтан осы топқа сәйкес келетін диэлектриктерді «сегнетоэлектриктер» дейміз. Осындай диэлектриктердің бір түрі - барий титанаты BaTiO 3 , оның кристалдары бөлек-бөлек бөлшектерден (домндерден) тұрады. Әрбір доменнің ішінде электрлік моменттер бір жаққа қарай бағытталған. Егер кристалды электр өрісіне енгізсек, онда электрлік моменттер өріспен бағыттала бастайды. Осының нәтижесінде кейбір домендердің өсуі басталады, домендердің арасындағы шекаралар ығысады да, бір мезгілде домендердің бәрі бір тұтас электрлік дипольге ұқсайды. Сонымен, сегнетоэлектриктердің ерекшелігі сол сыртқы өріспен өзіндік байланыста болады. жүктеу/скачать 0,83 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|