Разновидности поляризации, диэлектрики по виду поляризации

Поляризация – ограниченное смещение связанных зарядов или дипольных молекул под действием внешнего электрического поля.

Разделяют:

1.1 мгновенную поляризацию – процесс, который происходит под воздействием электрического поля за очень короткое время без выделения тепла, бывает двух типов:

- электронная (упругое смещение и деформация электронных оболочек атомов и ионов, образование диполей);

- ионная (характерна для твердых тел с ионным строением, происходит смещение упруго связанных ионов);

1.2 релаксационную поляризацию – процесс поляризации диэлектрика нарастает и убывает медленно, сопровождается рассеянием энергии в диэлектрике, а следовательно, и его нагревом. Бывает:

- дипольная;

- ионно-релаксационная;

- электронно-релаксационная;

- упруго-дипольная;

- структурная;

- поляризация ядерного смещения.

Так же процесс поляризации может быть представлен следующими процессами:

1.3 спонтанная поляризация – возникает при отсутствии внешнего электрического поля;

1.4 остаточная поляризация – характеризуется длительным сохранением поляризованного состояния в диэлектрике после снятия внешнего электрического поля. Диэлектрики такого типа (электреты) способны создавать вокруг себя электрическое поле, как и постоянные магниты – магнитное поле.

Классификация диэлектриков по виду поляризации:

1) Диэлектрики, обладающие электронной поляризацией – неполярные и слабополярные вещества в твердом и аморфном состоянии (парафин, сера, полистирол), а также неполярные и слабополярные жидкости и газы (бензол, водород и т.д).

2) Диэлектрики, обладающие электронной и дипольно-релаксационной поляризацией одновременно: дипольные органические, полужидкие и твердые вещества (масляно-канифолевые компаунды, эпоксидные смолы, целлюлоза, хлорированные углеводы).

3) Твердые неорганические диэлектрики с электронной, ионной, ионно-электронной релаксационной поляризацией.

4) Сегнетоэлектрики – характеризуются спонтанной, электронной, ионной, электронно-ионной релаксационной поляризацией (сегнетова соль, метатинат бария).

Общая классификация диэлектриков, характеристики и свойства.

Диэлектрики по функциям делят на:

1. пассивные:

- электроизоляционные (слюда, керамика, стекло);

- конденсаторные (полистирольные и другие пленки).

2. активные (управляемые) – для усиления электрических сигналов по мощности, создания различных преобразователей, элементов памяти, датчиков и т.д.

Свойства диэлектриков определяют стабильность работы диэлектрика в изменяющихся условиях окружающей среды.

1. Влажностные свойства:

- гигроскопичность - впитывание влаги из окружающей среды;

- влагопроницаемость - способность пропускать через себя пары воды. Важна для защитных покрытий: шланги кабелей, лаковые покрытия. Для стекол и хорошо обожженной керамики примерно равняется нулю.

- тропикостойкость - повышенная влажность, воздействие плесневых грибов. Для соблюдения данной характеристики в состав диэлектриков вводят специальные вещества – фунгициды (содержат азот, хлор, ртуть).

2. Механические свойства:

- механическая прочность на разрыв, сжатие, изгиб;

- хрупкость (прочные к статическим, но хрупкие к динамическим нагрузкам);

- твердость.

- вязкость: динамическая вязкость и кинематическая вязкость.

3. Тепловые свойства:

- нагревостойкость (тепловое старение);

- холодостойкость;

- теплопроводность.

- тепловое расширение.

4. Химические свойства:

- растворимость (парафин, каучук в бензине).

- радиационная стойкость.

В различных условиях работы к электроизоляционным материалам предъявляют различные требования.

По агрегатному состоянию диэлектрики делят на:

газообразные, жидкие, твердые, твердеющие (в исходном состоянии и во время введения их в изготавливаемую изоляцию – являются жидкостями, но затем затвердевают, и в готовой изоляции – твердые тела, например лаки, компаунды.)

По химической природе:

- Органические (соединения углерода с водородом, кислородом, азотом и др.). Большинство органических электроизоляторов обладают гибкостью и эластичностью, следовательно, из них могут быть изготовлены волокна, пленки, изделия различных форм. Имеют относительно низкую нагревостойкость (кроме полиамидов).

- Неорганические. Неорганические электроизоляционные материалы в основном не обладают гибкостью и эластичностью, часто они хрупкие, поэтому имеют сложную технологию обработки. Обладают высокой нагревостойкостью, поэтому обеспечивают высокую температуру изоляции.

- Материалы со свойствами, промежуточными между свойствами органических и неорганических электроизоляционных материалов – это элементоорганические материалы, в молекулы которых входят, помимо углерода, атомы элементов, обычно не входящих в состав органических веществ: кремний, алюминий, фосфор и другие.

Свойства диэлектриков изменяются в зависимости от технологии их получения и обработки.