Диэлектрические потери

Пьезоэлектрики, электрострикция, электреты.

У пьезоэлектриков происходят процессы, описанные в предыдущем параграфе и применяются они, благодаря своей поляризации, в сильно меняющейся при механических воздействиях и внешнем электрическом поле. Прямой пьезоэффект - поляризация и генерация напряжения на внешних гранях кристалла при сжатии. Q=dF. Заряд, возникающий при этом пропорционален силе F, а d - пьезомодуль, численно равен заряду, возникающему на единице поверхности пьезоэлектрика при воздействии единицы силы. Обратный пьезоэффект - упругое изменение размеров кристалла под действием электрического поля. l/l=dE. Электрическое поле цепляется, или воздействует в сегнетоэлектрике на ионы титана в каждой кристаллической ячейке.

Электрострикция - изменение размера диэлектрика в результате смещения электрически заряжённых частиц его структуры. Свойственна всем диэлектрикам при любом механизме поляризации. Механизмы поляризации - ионная, дипольно-релаксационная, электронно-релаксационная и миграционная смещают размеры элементарных ячеек материалов.

Электреты - это диэлектрики, сохраняющие поляризацию длительное время, находясь вне обкладок конденсатора и формирующие вокруг себя электрическое поле. Это электрические аналоги постоянных магнитов. Время существования электрического поля в электретах от минут до сотен часов.

ДП - это электрическая мощность, затрачиваемая на разогрев диэлектрика, находящегося в переменом электрическом поле. Причина - сквозная электрическая проводимость, ионизация газовых включений в пористом материале, а если в диэлектрике механизмы поляризации замедленные, то в каждый следующий полупериод напряжении внешнему полю приходится преодолевать внутренне поле, оставшееся после предыдущего. При работе на постоянном напряжении потери зависят от сопротивления изоляции диэлектрика. При переменном напряжении между полной поляризацией диэлектрика и приложенным напряжением извне существует сдвиг фаз, т.е. внутреннее поле запаздывает по отношению к внешнему. Величиной, характеризующей эти процессы является угол диэлектрических потерь. Векторная диаграмма токов и напряжений, характеризующая процессы перезарядки в колебательном контуре с исследуемым диэлектриком между обкладками конденсатора. На диаграмме в каком-то масштабе отложены напряжение и ток, изменяющиеся в колебательном контуре. В емкостной прим идеальном диэлектрике вектор тока по времени опережает вектор напряжения на 90 градусов, т.е. на четверть периода. Круговая диаграмма, ее четыре квадранта соответствуют полному циклу перезарядки конденсатора в емкостной цепи. Процесс перезарядки связан с временем релаксацит на ориентацию частиц в электрическом поле. Максимум поляризации отстает по времени от максимума напряженности поля. При идеальном диэлектрике процессы в колебательном контуре соответствуют углу рассогласования между током и напряжением - 90°. Если диэлектрик плохой, то есть сквозь него, минуя колебательный контур, идет ток между обкладками конденсатора, то время между максимумом тока и максимумом напряжения укорачивается, т.е. вектор напряжения приближается к вектору тока на диаграмме на угол. Чисто теоретически, если диэлектрик заменить проводником, вектор напряжения станет рядом с вектором тока.

В радиоустройствах колебательные контуры характеризуются добротностью, т.е. отношением запасенной в контуре мощности к мощности, теряемой за один цикл перезарядки. Если диэлектрик идеален, добротность высока и время перезарядки определяется емкостью и индуктивностью контура. Если диэлектрик плохой, время перезарядки уменьшается и резонансная частота колебательного контура становится более высокой, добротность уменьшается. Приблизительно потери мощности в диэлектрике растут пропорциональна квадрату напряжения и частоте в 1-й степени, что необходимо учитывать при разработке высоковольтных и высокочастотных приборов. По физической природе существует 4 вида диэлектрических потерь.

1. От сквозной электропроводности.

2. Релаксационные или поляризационные потери.

3. Ионизационные.

4. Обусловленные неоднородностью структуры диэлектрика.

Сквозная эп зависит от качества. Ио также. Пол повороты доменов. Рел - перестрелка ние токов внутри кристаллов.

Дата добавления: 2014-01-20