Дать полную характеристику диэлектрикам, приведённым в таблице 2.2, по следующим процессам:
– по виду поляризации. Привести и объяснить зависимости диэлектрической проницаемости ε от частоты и температуры;
– по виду электропроводимости. Привести зависимость токов, протекающих по диэлектрику от времени приложения напряжения, векторную диаграмму для данных диэлектриков с указанием углов между токами и напряжением;
– по виду диэлектрических потерь;
– по электрической прочности.
полихлорвинил.
Решение
Вид поляризации диэлектриков определяется его составом и структурой. Различают много видов поляризации, основными из которых являются
-электронная поляризация: представляет собой упругое смещение и деформацию электронных оболочек атомов и ионов относительно ядра под действием сил электрического поля;
-ионная поляризация;
-электронно- и ионно-релаксационная и дипольно-релаксационная поляризации;
-структурная (межслойная, миграционная) поляризация и т.д.
Полихлорвинил (поливинилхлорид) (ПВХ)– твердый продукт полимеризации газообразного винилхлорида C2H3Cl (или H2C=HC–Cl), представляет собой этилен, в молекуле которого один атом H замещен одним атомом Cl.
Вследствие асимметрии строения (из-за наличия атомов Cl, (см. структурную формулу) полихлорвинил, или поливинилхлорид является полярным диэлектриком и имеет пониженные свойства по сравнению с неполярными по0600075H
H
H
C
H
C
Cl
H
C
H
C
Cl
лимерами.
Рис. 3.
ε
ν, Гц
ε
00Рис. 2.
2
1
T
ε
По виду поляризации полихлорвинил, так же, как и многие полярные пластмассы, можно отнести к группе диэлектриков с сильно выраженной дипольной поляризацией. Однако, это не однозначно. В соответствие с атомно-молекулярными представлениями, для реальных полимерных диэлектриков поляризация в электрическом поле в решающей степени определяется природой электронных облаков в них, типом, количеством и тепловой подвижностью полярных групп или звеньев (диполей).
У всех полярных полимеров диэлектрическая проницаемость уменьшается с ростом частоты и сложным образом зависит от температуры и частоты.
В отличие от неполярных, для которых диэлектрическая проницаемость мало зависит от температуры (рис
. 2, кривая 1), у полярных диэлектриков зависимость ε от температуры имеет характерный максимум (рис. 2, кривая 2).
Это объясняется тем, что в области низких температур повышение температуры ведет к ослаблению межмолекулярных сил, что облегчает поворот диполей под действием сил поля. В области высоких температур ε уменьшается из-за возрастания беспорядочных тепловых колебаний.
В реальных диэлектриках, так же и ПВХ, в той или иной мере возможны многие виды поляризации. Если диэлектрик помещен в постоянное электрическое поле, то все виды поляризации, присущие данному веществу, успевают установиться. В переменном электрическом поле с увеличением частоты начинают запаздывать сначала наиболее медленные, а затем другие виды поляризации. В области низких частот вклад в ε вносят все виды поляризации, однако при ν=104–105 Гц начинают «выключаться» различные виды объемно-зарядной поляризации В диапазоне радиочастот (104–1011Гц) перестают вносить вклад в ε тепловые механизмы поляризации (электронная, ионная и дипольная). При частотах, соответствующих инфракрасной области спектра (1011–1015 Гц) – запаздывание ионной упругой и дипольной упругой поляризации (рис. 3). При дальнейшем росте частоты, когда время полупериода становится меньше времени релаксации, которое от частоты не зависит, ε начинает уменьшаться вплоть до значений, определяемых электронной поляризацией
Задать вопрос
на новый заказ в Автор24.
