Вплив зовнішніх факторів на діелектричну проникність

Одним з таких факторів є частота прикладеної напруги. У неполярних діелектриках поляризація встигає установитися за час значно менший, ніж час напівперіоду прикладеної напруги. У зв'язку з цим у цих діелектриках від частоти практично не залежить.

У полярних діелектриках при підвищенні частоти відносна діелектрична проникність спочатку також залишається незмінною, але починаючи з деякої критичної частоти, коли поляризація вже не встигає установитися за один напівперіод, зменшується (рис 1.3).

					f

10² 10³ 10⁴ 10⁵ 10⁶ 10⁷ 10⁸ Гц

Рис.1.3 – Залежність діелектричної проникності від частоти для

полярної рідини

Значний вплив на величину відносної діелектричної проникності в поляр-них діелектриках оказує температура. При низьких температурах орієнтація дипольних молекул утруднена, тому практично не змінюється. Підвищення температури супроводжується збільшенням , оскільки при цьому полегшу-ється орієнтація дипольних молекул. Однак при подальшому збільшенні темпе-ратури внаслідок хаотичних теплових коливань молекул ступінь упорядкова-ності орієнтації молекул знижується, тому , пройшовши через максимум, зменшується (рис 1.4).

У неполярних діелектриках слабко залежить від температури. Незначне зменшення пояснюється тепловим розширенням речовини і відповідно змен-шенням кількості молекул, які поляризуються в одиницю об'єму. Різка зміна для парафіну відповідає температурі плавлення даної речовини і стрибко-подібній зміні його щільності (рис.1.5).

Рис.1.4 - Залежність Рис.1.5- Залежність

для нітробензолу для парафіну.

Діелектрики іонної будови характеризуються, як правило, зростаючою лінійною залежністю = f (T) (рис 1.6). Однак у деяких іонних кристалах, наприклад, Ti₂ , CaTi₃ та ін. при збільшенні температури зменшується.

Рис.1.6 – Залежність для безлужного скла

Температурна залежність діелектричної проникності від температури може бути представлена виразом

ТК = (1.23)

Тут ТК – температурний коефіцієнт відносної діелектричної проникності. Даний коефіцієнт дозволяє визначити відносну зміну діелектричної проникнос-ті при зміні температури на 1^оС або 1^оК.

Значення ТК можна визначити і графічно (рис1.7). Для цього при виз-наченій температурі в цікавлячій нас точці (наприклад, А) проводять дотичну до кривої і будують на цій дотичній, як на гіпотенузі, прямокутний трикутник довільних розмірів. Відношення його катетів з урахуванням масштабів іТ, поділене на значення в точці А дорівнює ТК :

ТК = (1.24)

ε_r

∆ε_r А

Т₁

ΔТ Т⁰С

Рис.1.7 – Графічне визначення ТК

Таким чином, можна визначити ТК при будь-якому механізмі поляри-зації і для залежності =f (T) будь-якої форми.

Залежність від тиску. При підвищенні гідростатичного тиску значення дещо зростає, тому що при цьому збільшується густина речовини і, отже, кількість молекул, які поляризуються в одиниці об'єму. Для неполярних газів лінійно зростає з підвищенням тиску.

Тиск також впливає на діелектричну проникність рідин і твердих тіл. Так, води при збільшенні тиску монотонно зростає (рис.1.8)

Рис.1.8 – Залежність для води.

У ряді випадків у полярних рідинах в залежності =f(p) може спосте-рігатися максимум, наприклад, у гліцерині, касторовій олії і т.д. На рис.1.9 показана залежність =f(p) для нітробензолу. При підвищенні тиску у даній речовині спостерігається фазовий перехід з рідкого стану в твердий, що приводить до стрибкоподібної зміни ,.

Рис.1.9 – Залежність для нітробензолу.

Крім гідростатичного тиску на впливає і зміна густини речовини при зміні технології його виготовлення. На рис.1.10 показана залежність = f(Д) для політетрафторетілену (фторлон-4).

Рис.1.10 – Залежність = f(Д) для політетрафторетілену (фторлон-4).

Залежність від тиску можна представити виразом

БК = , (1.25)

де БК - баричний коефіцієнт відносної діелектричної проникності.

Залежність від вологості. У гігроскопичних діелектриках помітно зростає при збільшенні вологості (рис.1.11). Однак, при цьому погіршуються такі важливі показники діелектриків як питомий опір, електрична міцність, кут діелектричних втрат.

Рис.1.11 - Залежність відносної діелектричної проникності деревини від

вологості

Залежність від напруги. Для більшості діелектриків, у яких спосте-рігається лінійна залежність величини електричного зсуву від прикладеної напруги, відносна діелектрична проникність практично не залежить від напру-ги. Але в полярних рідинах і газах може спостерігатися так званий "ефект насичення". Він може бути як позитивним, так і негативним. У тому випадку, коли збільшення напруженості електричного поля приводить до зменшення відносної діелектричної проникності, ефект називається негативним і пози-тивним - при збільшенні .

Помітний вплив на величину робить прикладена напруга у сегне-тоелектриках.

Література: [1, с.16 – 30]

Дата добавления: 2014-11-09