Слайд 1Диэлектрики
Тихоновой Анны 10-А
Слайд 2Диэле́ктрик (изолятор) (— вещество (материал), относительно плохо проводящее электрический ток, т.к.
у них очень мало свободных заряженных частиц – электронов и ионов. Термин введён английским физиком М. Фарадеем.
Концентрация свободных носителей заряда в диэлектрике не превышает 108 см−3.
Слайд 3Физические свойства
Условно к проводникам относят материалы с удельным электрическим сопротивлением ρ
< 10−5 Ом·м, а к диэлектрикам — материалы, у которых ρ > 108 Ом·м. При этом надо заметить, что удельное сопротивление хороших проводников может составлять всего 108 Ом·м, а у лучших диэлектриков превосходить 1016 Ом·м. Чёткую границу между значениями удельного сопротивления различных классов материалов провести достаточно сложно.
Слайд 4Поляризация диэлектриков - явление, связанное с ограниченным смещением связанных зарядов в диэлектрике или поворотом электрических диполей,
обычно под воздействием внешнего электрического поля, иногда под действием других внешних сил или спонтанно.
Рассматривая явления поляризации необходимо отметить две группы:
· упругая поляризация, протекающая практически мгновенно под действием электрического поля, не сопровождающаяся рассеянием (потерями) энергии в диэлектрике (выделением теплоты);
· релаксационная поляризация, нарастающая и убывающая в течение некоторого промежутка времени и сопровождающаяся рассеянием энергии в диэлектрике, т.е. его нагреванием
Различают следующие виды поляризации.
Электронная поляризация
Ионная поляризация (или поляризация ионного смещения).
Дипольная релаксационная поляризация (ориентационная).
Электронно – релаксационная поляризация.
Упруго – дипольная поляризация
Междуслойная поляризация
Самопроизвольная (спонтанная) поляризация
Остаточная поляризация
Слайд 5Диэлектрическая проницаемость веществ
Газы
Поляризация газа может чисто электронной или дипольной, если молекулы
газа обладают дипольным моментом.
Газы имеют малые плотности из-за больших расстояний между молекулами. Поэтому поляризация газов незначительная и диэлектрическая проницаемость газов ε при нормальном давлении близка к 1.Диэлектрическая проницаемость газов растет с ростом радиуса молекулы, поскольку из-за роста радиуса возрастает поляризуемость молекулы. Зависимость диэлектрической проницаемости газов от давления p и температуры T определяется изменением концентрации молекул n. (p = nkT)
Жидкие диэлектрики
Для неполярных жидкостей диэлектрическая проницаемость газов ε невелика и близка к значению квадрата показателя преломления света n
ε = n2
Для нейтральных жидкостей ε уменьшается с ростом температуры, что связано с уменьшением плотности жидкости с ростом температуры, а, значит, и уменьшением концентрации молекул.
В дипольных (полярных) жидкостях одновременно протекают и электронная, и дипольно – релаксационная поляризации. ε тем больше, чем больше электрический момент диполей μ и чем больше число молекул в единице объема. Диэлектрическая проницаемость полярных жидкостей больше чем у неполярных. Температурная зависимость ε полярных жидкостей характеризуется дипольным максимумом в области резкого изменения вязкости жидкости. С ростом частоты электрического поля диэлектрическая проницаемость полярных жидкостей снижается до значений, определяемых электронной поляризацией. ε(ω)ω→∞= n2
Твердые диэлектрики
В твердых диэлектриках возможны все виды поляризации.
Для нейтральных диэлектриков ε = n2, что подтверждается ниже приведенными результатами для неполярных диэлектриков при температуре 20 ºС.
Ионные кристаллы с плотной упаковкой частиц обладают электронной и ионной поляризацией. С ростом температуры ε обычно растет. В неорганических аморфных диэлектриках (стеклах) ε изменяется в пределах от 4 до 20.
Органические полярные диэлектрики имеют дипольно – релаксационную поляризацию. ε изменяется в широких пределах, но обычно имеет значение 4 – 10. Диэлектрическая проницаемость зависит от температуры, частоты приложенного напряжения, подчиняясь, в целом, закономерностям, проявляющимся у полярных жидкостей.
Слайд 6Физико – механические и химические свойства диэлектриков
Электропроводность
Влажностные свойства
Влагостойкость
Влагопроницаемость
Влагопоглощаемость
Водопоглощаемость
Тропикостойкость
и тропикализация оборудования
3. Тепловые свойства
Нагревостойкость
Теплопроводность
4. Радиационная стойкость
5. Механические
Упругость
Прочность
Твердость
Вязкость
6. Магнитные
7. Оптические
Слайд 7Пассивные свойства
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).
Активные свойства диэлектриков
Активными (управляемыми) диэлектриками являются сегнетоэлектрики, пьезоэлектрики, пироэлектрики, электролюминофоры, материалы для излучателей и затворов в лазерной технике, электреты и др.
Слайд 8Примеры
К диэлектрикам относится чрезвычайно широкий круг материалов как органического (синтетические смолы,
каучуки, волокнистые материалы), так и неорганического (стекла, керамика) происхождения. Синтетические материалы: полимеры, пластические массы, синтетические смолы. К искусственным относятся материалы: целлофан, бумага, вискоза, ацетат. Существует также множество композиционных материалов самого разнообразного состава, включающие в себя как синтетические, так и искусственные компоненты (целлулоид, слоистые пластики, фенопласты, аминопласты).
Выделим ряд основных групп диэлектрических материалов в твердом состоянии: синтетические смолы (пластмассы, полимеры); эластомеры; волокнистые материалы; слоистые пластики; стекла; керамика, природные неорганические диэлектрики. К диэлектрикам также относятся воздух и другие газы, стёкла, масла, жидкие органические вещества и твердые парафин, полиэтилен, слюда, керамика и т.п.