Электретное состояние в диэлектриках - раздел Энергетика, Диэлектрические материалы Электретом Называют Тело Из Диэлектрика, Длительно Сохраняющее Поляризацию И...
Электретом называют тело из диэлектрика, длительно сохраняющее поляризацию и создающее в окружающем его пространстве электрическое поле, т. е. электрет является формальным аналогом постоянного магнита.
В зависимости от способа формирования заряда различают термоэлектреты,фотоэлектреты,радиоэлектреты,электроэлектреты,трибоэлектреты.Способы формирования зарядов показаны на рис. 2.16 Рассмотрим состояние электрических зарядов на примере термоэлектрета. На рис. 2.16а видно, что на каждой из поверхностей электрета, находящегося под поляризующими электродами, образуются электрические заряды обоих знаков.
Заряды, перешедшие из поляризующего электрода или из воздушного зазора на поверхности твердого диэлектрика и имеющие тот же знак заряда, что и на электроде, называют гомозарядами. Заряды с противоположным знаком полярности электродов, возникающие в электрете за счет различных релаксационных механизмов поляризации, называют гетерозарядами.
Разность гетеро- и гомозарядов определяет результирующий заряд поверхности электрета. Преобладанием того или иного заряда объясняется инверсия его знака на поверхности электрета с течением времени. Сразу после окончания поляризации преобладает гетерозаряд, а спустя некоторое время, когда тепловое движение дезориентирует диполи, преобладающим оказывается гомозаряд. . Опыты показывают, что гомозаряды сохраняются в течение более длительного времени по сравнению с гетерозарядами. Поверхностная плотность зарядов, наблюдающаяся у различных электретов, может составлять 10-6—10-4 Кл/м2. При напряженности поляризующего поля Еп < 0,5 МВ/м, как правило, обнаруживается только гетерозаряд, при Еп > l МВ/м—гомозаряд.
У органических полярных электретов преобладают гетерозаряды, у неорганических (керамических) материалов и органических неполярных диэлектриков — гомозаряды. У такого известного неполярного диэлектрика, как пленочный фторопласт-4, существует очень прочно удерживаемый и значительный по величине гомозаряд. Гомозаряд локализован только в поверхностных слоях электрета, тогда как гетерозаряд распределен по всему объему электрета, что и подтверждает физическую природу этих зарядов.
Если электрет поместить между металлическими обкладками, как показано на рис 2.17, то величина индуцированного заряда на них
(2. 43)
где Q—заряд на поверхности электрета; h1 — величина зазора между одной из поверхностей электрета и электродом (принимаем, что зазор между другой поверхностью и электродом бесконечно мал); h2 — толщина электрета; e — диэлектрическая проницаемость материала электрета. При изменении зазора h1 величина индуцированного заряда также изменяется. При периодическом изменении зазора в цепи между электродами течет переменный ток, частота которого равна частоте изменения зазора. Так как внутреннее сопротивление системы электрет—электроды при этом велико (107 — lO8 Ом), величина тока не зависит от внешней нагрузки, и получается своеобразный генератор переменного тока.
С течением времени величина заряда электрета изменяется, что связано с изменением остаточной поляризации. Для характеристики этого явления вводится понятие время жизни электрета. В настоящее время электретное состояние наблюдается более чем у 70 диэлектриков.
Общие сведения об электропроводности диэлектриков.
В диэлектрике находящемся под напряжением, происходят поляризационные процессы, связанные с перемещением электрических зарядов, Следовательно, в диэлектрике возникают электрические токи. Ток, сопутствующий электронной и ионной поляризации, называют током смещения iсмОн проходит в очень малые промежутки времени (10-13 – 10-15с) и является чисто реактивным, Релаксационные виды поляризации вызывают прохождение в диэлектрике тока абсорбции iаб. Наличие в диэлектрике небольшого числа свободных зарядов обуславливает возникновение небольшого по величине сквозного тока iск. . Таким образом, ток проходящий через диэлектрик, представляет собой сумму током, токов абсорбции и сквозного:
i = iсм + iаб + iск. (2.44)
Как видно из рис. 2.18 в первый момент приложения постоянного напряжения ток значительно больше, чем спустя некоторое время, когда в диэлектрике протекает лишь сквозной ток. Это объясняется тем, что токи смещения и абсорбции вскоре прекращаются, так как они обусловлены быстропротекающими процессами поляризации.
В случае переменного напряжения все три вида токов имеют место в течение всего времени нахождения материала в электрическом поле.
Рассмотрим векторную диаграмму токов в диэлектрике, показанную на рис. 2.19, к которому приложено переменное напряжение U. Ток смещения Iсмне вызывает потерь энергии, носит чисто емкостной характер и опережает напряжение по фазе на 90о. Ток абсорбции также опережает напряжение, но учитывая вызываемые им потери, на угол меньший 90о. Поэтому вектор тока абсорбции можно разложить на активную Iа аб и реактивную Iр аб составляющие. Сквозной ток, изображенный вектором Iск, имеет чисто активный характер и совпадает по фазе с напряжением. Полный ток через диэлектрик (обычно называемый током утечки) равен векторной сумме активной Iа и реактивной Iр составляющих тока:
Iут = Ia + Ip = (Iа аб+ Iск) + (Iр аб + Iсм) (2.45)
Следовательно, проводимость диэлектрика величина комплексная. При переменном напряжении активная составляющая определяется как сквозным током, так и активной составляющей тока абсорбции, а при постоянном напряжении – только сквозным током.
Удельная проводимость диэлектриков в нормальных условиях составляет 10-10 – 10-16 См/м.
Электропроводность изоляционных материалов обусловлена состоянием вещества: газообразным, жидким или твердым, а также она зависит от влажности и температуры окружающей среды. Некоторое влияние на электропроводность диэлектриков оказывает и напряженность поля, при которой производятся измерения в образце.
Физические процессы в диэлектриках... Основные понятия...
Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ:
Электретное состояние в диэлектриках
Что будем делать с полученным материалом:
Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
Поляризация сегнетоэлектриков
Сегнетоэлектриками называют вещества, имеющие спонтанную поляризацию, направление которой может быть изменено с по
Пьезоэлектрический эффект
Пьезоэлектриками называют диэлектрики, которые имеют сильный прямой и обратный пьезоэлектрический эффекты.
Прямым пьезоэлектрическим эффектом называют явление поляризации под влияни
Электропроводность твердых диэлектриков.
В большинстве случаев электропроводность диэлектриков ионная, реже — электронная. Сопротивление диэлектрика, заключенного между двумя электродами, при постоянном напряжении, т. е. сопротивление и
Диэлектрические потери
Под диэлектрическими потерями понимают электрическую мощность, затрачиваемую на нагрев диэлектрика, находящегося в электрическом поле. Диэлектрические потери обусловлены сквозным током
Виды диэлектрических потерь.
Диэлектрические потери могут быть вызваны следующими основными причинами: сквозной электропроводностью, релаксационной поляризацией, ударной ионизацией, а также явлениями резонанса.
Пот
Пробой диэлектриков
Любой диэлектрик может быть использован только при напряженностях поля, не превышающих некоторого предельного значения. Если напряженность поля превысит некоторое критическое значен
Пробой твердых диэлектриков
Физическая природа пробоя твердых диэлектриков весьма различна. Различают несколько видов пробоя: электрический пробой макроскопически однородных диэлектриков, электрический пробой неоднородных
Пробой газообразных диэлектриков
Особенности пробоя газов рассмотрим на примере воздуха, как важнейшего газообразного диэлектрика.
Механизм пробоя газа.Пробой газа является следствием разв
Пробой жидких диэлектриков
Жидкие диэлектрики имеют значительно большее значение электрической прочности, чем газы. Наличие в жидкости примесей (например, газы, влага, механические частицы) значительно снижает пробивное напр
Полимеризационные синтетические полимеры.
Полимерные углеводороды.К ним относят полистирол, полиэтилен, полипропилен, поливинилхлорид и др.
Полистирол – твердый прозрачный материал. Он является неполя
Поликонденсационные синтетические полимеры
Из этой группы высокомолекулярных соединений в качестве электроизоляционных материалов наиболее широкое применение получили полиэфирные, кремнийорганические, эпоксидные, фенолоформа
Компаунды
Компаунды–это электроизоляционные материалы, состоящие из смеси различных смол, битумов, масел и др. В момент применения компаунды представляют собой жидкости, которые посте
Слоистые пластики и фольгированные материалы
Слоистые пластики являются одной из разновидностей пластмасс, где связующим веществом служит полимер, а наполнителем — листовые волокнистые материалы. Из слоистых пластиков
Пленочные электроизоляционные материалы
Эти материалы представляют собой тонкие пленки, изготовленные различными способами в зависимости от исходного полимера. Для повышения механической прочности пленки применяют тот ил
Волокнистые электроизоляционные материалы
Волокнистые материалы состоят из отдельных тонких, обычно гибких волокон, отличающихся большой величиной отношения длины к толщине. Их можно разделить на природные и синтетические.
К п
Ситаллы
Ситаллы — это стеклокристаллические материалы, получаемые с помощью специальной термообработки стекла, приводящей к его частичной кристаллизации. При изготовлении ситаллов в стекломассу кро
Оксидные электроизоляционные пленки
В качестве неорганического электроизоляционного материала в электролитических конденсаторах и элементах интегральных схем, а также для изоляции алюминиевых проводов и лент нашли широкое применение
Керамические электроизоляционные материалы
Керамика–твердый плотный материал, получаемый спеканием неорганических солей с минералами и оксидами металлов.
Керамические материалы представляют собой многофазную
Слюда и материалы на ее основе
Слюда представляет собой природный минерал с кристаллической структурой, который легко расщепляется по плоскостям спайности на пластинки толщиной до 5 мкм. Известно более 30 разно
АКТИВНЫЕ ДИЭЛЕКТРИКИ
Активными диэлектриками называют такие диэлектрики, свойствами которых можно управлять с помощью внешних факторов и использовать эти факторы для создания функциональ
Активные элементы оптических квантовых генераторов
Рубин — это так называемый драгоценный камень красного или розового цвета, очень твердый, тугоплавкий, химически инертный, с высокими оптическими свойствами (показателем преломлени
Электреты
В качестве электретных материалов могут быть использованы как органические, так и неорганические диэлектрики.
Электреты из органических материалов можно условно разбит
Жидкие кристаллы
Жидкими кристаллами называют такие вещества, которые находятся в мезоморфном (промежуточном) состоянии между изотропной жидкостью и твердым кристаллическим телом. Для них хар
Использование пассивных диэлектриков в конденсаторах
В основу классификации конденсаторов положено распределение их на группы согласно типу использованного диэлектрика и по его конструкционным особенностям. Классификация конденсаторов приведена на ри
Параметры конденсаторов
1. Номинальная емкость – это емкость, какую должен иметь конденсатор согласно документации. Значение номинальной емкости устанавливается в соответствии со специальными рядами: Е3, Е6, Е12, Е24, Е48
Система условных обозначений конденсаторов
Обозначение конденсаторов содержит три элемента.
Первый элемент (одна или две буквы) обозначает подкласс конденсатора:
К - постоянная емкость; КТ - подстроечный;
КП - пер
Маркировка конденсаторов
Маркировка конденсаторов может быть буквенно-цифровой, которая включает в себя условное обозначение конденсатора (его тип), номинальное напряжение, емкость, отклонение от номинальной емкости, групп
Новости и инфо для студентов