Virtueel laboratoriumwerknummer 3

Fysica van vast lichaam

Methodische richtlijnen voor de implementatie van laboratoriumwerk nr. 3 onder het gedeelte van de fysica "Solid Body" voor studenten van technische specialiteiten van alle vormen van training

Krasnoyarsk 2012.

Recensent

Kandidaat van fysieke en wiskundige wetenschappen, universitair hoofddocent O.N. Bandina

(Siberische State Aerospace University

naam Academician M.F. Reshetnyova)

Gedrukt door Besluit van de ICT-methodologische Commissie

Bepaling van de diëlektrische permeabiliteit van halfgeleiders. Virtueel laboratoriumwerknummer 3 in vaste fysica: Methodige instructies voor de implementatie van laboratoriumwerk nr. 3 onder het gedeelte van de "Solid Lichaam" -fysica voor studenten van Tehn. specialist. Alle vormen van leren / kosten: a.m. Kharkov; SIB. Staat Aerocosmich. un-t. - Krasnoyarsk, 2012. - 21 s.

Siberische staat lucht- en ruimtevaart

universiteit genoemd naar academicus m.f. Reshetnyeva, 2012.

Introductie ................................................. ...................................... ... 4

Toelating tot laboratoriumwerk .............................................. .............. ... 4

Registratie van laboratoriumwerk aan bescherming .......................................... .. . 4

Bepaling van diëlektrische permeabiliteit van halfgeleiders ............ ........ 5

De theorie van de methode ............................................. ................................. ...... 5

Methode voor het meten van diëlektrische constante ....................... ......

Bewerking meetresultaten ............................................... ........ 16

Controle vragen ................................................ ...................................... 17

Test ................................................. .................................................. ......... 17

Lijst van referenties ............................................... ............................ 20

Bijlage ................................................. ................................... 21.

Invoering

Deze richtlijnen bevatten beschrijvingen voor laboratoriumwerk, waarbij virtuele modellen worden gebruikt uit de cursus Physics.

Toelating tot laboratoriumwerk:

Het wordt uitgevoerd door de leraar in groepen met een persoonlijk onderzoek van elke student. Voor tolerantie:

1) Elke student voert voorlopig zijn persoonlijke samenvatting van dit laboratoriumwerk uit;

2) De leraar controleert individueel het ontwerp van het abstract en stelt vragen over de theorie, meetmethoden, installatie en verwerking van resultaten;

3) De student reageert op de gevraagde vragen;

4) De leraar geeft een student toe om te werken en zet zijn handtekening in de samenvatting van de student.

Registratie van laboratoriumwerkzaamheden aan bescherming:

Volledig ingericht en beschermende werkzaamheden moeten voldoen aan de volgende vereisten:

Uitvoering van alle items: alle berekeningen van de vereiste waarden zijn gevuld met inkt alle tabellen, alle grafieken zijn gebouwd, enz.

Grafieken moeten voldoen aan alle vereisten van de leraar.

Voor alle waarden in de tabellen moet een geschikte meting eenheid worden vastgelegd.

Conclusies worden opgenomen voor elke grafische afbeeldingen.

Reparatie op het voorgeschreven formulier.

Conclusies worden geregistreerd.

Bepaling van de diëlektrische permeabiliteit van halfgeleiders

Theorie van de methode

Polarisatie - Dit is het vermogen van een diëlektricum onder de actie van het elektrische veld om te polariseren, d.w.z. Verander de locatie van de bijbehorende geladen deeltjes van het diëlektricum.

Het belangrijkste eigendom van diëlektrics is hun vermogen om elektrische polarisatie, d.w.z. Onder invloed van het elektrische veld wordt een directionele verplaatsing van geladen deeltjes of moleculen op een beperkte afstand optreden. Onder het elektrisch veld worden ladingen verschoven, zowel in polaire als niet-polaire moleculen.

Er zijn meer dan een dozijn verschillende soorten polarisatie. Overweeg een deel van hen:

1. Elektronische polarisatie - Dit is de verplaatsing van elektronische banen met betrekking tot een positief geladen kernel. Het komt voor in alle atomen van elke stof, d.w.z. In alle diëlektrics. Elektronische polarisatie is ingesteld voor 10 -15 -10 -14 s.

2. Ion polarisatie - verplaatsing ten opzichte van elkaar van verschillend opgeladen ionen in stoffen met ionische aansluitingen. De tijd van zijn vestiging is 10 -13 -10 -12 p. Elektronische en ionpolarisatie verwijzen naar het aantal instant- of vervormingssoort van polarisatie.

3. Dipool of oriëntatiepolarisatie Vanwege de oriëntatie van dipolen naar het elektrische veld. Polaire diëlektrics hebben dipoolpolarisatie. De tijd van zijn etablissement is 10 -10 -10 -6 s. Dipoolpolarisatie verwijst naar het aantal langzame of ontspanningssoort van polarisatie.

4. Migratiepolarisatie Het wordt waargenomen in inhomogene diëlektrics, waarin elektrische kosten accumuleren aan de rand van onregelmatigheden. De processen van het vaststellen van migratiepolarisatie zijn erg traag en kunnen optreden voor minuten en zelfs uren.

5. Ion-ontspanning polarisatie Bepaald door overmatige overdracht van slecht gerelateerde ionen onder de werking van het elektrische veld op afstanden die het permanente rooster overschrijden. Ion-ontspanningspolarisatie wordt gemanifesteerd in sommige kristallijne stoffen in de aanwezigheid van onzuiverheden in hen als ionen of een losse verpakking van het kristalrooster. De tijd van zijn vestiging is 10 -8 -10 -4 s.

6. Elektronische ontspanningspolarisatie Het komt voor vanwege de opgewonden thermische energie van overmatige "defecte" elektronen of "gaten". Dit type polarisatie, in de regel, veroorzaakt de hoge betekenis van de diëlektrische constante.

7. Spontane polarisatie- spontane polarisatie die in sommige stoffen wordt ontstaan \u200b\u200b(bijvoorbeeld een ferronetisch zout) in een bepaald temperatuurgebied.

8. Elastische dipoolpolarisatie Gerelateerd aan de elastische draai van dipolen in kleine hoeken.

9. Restpolarisatie - polarisatie, die al lang in sommige stoffen (elektrisch) blijft na het verwijderen van het elektrische veld.

10. Resonant-polarisatie. Als de frequentie van het elektrische veld dicht bij de eigen frequentie van dipool-oscillaties ligt, kunnen de oscillaties van moleculen toenemen, die zal leiden tot het uiterlijk van resonantische polarisatie in het dipool-diëlektricum. Resonantiepolarisatie wordt waargenomen bij frequenties van infrarood licht. Een echt diëlektricum kan tegelijkertijd verschillende polarisatiesoorten hebben. Het optreden hiervan of dat type polarisatie wordt bepaald door de fysisch-chemische eigenschappen van de stof en het bereik van de gebruikte frequenties.

Belangrijkste instellingen:

ε - diëlektrische constante - Maatregel voor het vermogen van materiaal voor polarisatie; Dit is de waarde die aangeeft hoe vaak de kracht van de interactie van elektrische ladingen in dit materiaal minder is dan in vacuüm. In het diëlektricum verschijnt een veld tegengesteld.

De intensiteit van het externe veld verzwakt in vergelijking met het veld van dezelfde ladingen in vacuo in ε times, waarbij ε de relatieve diëlektrische constante is.

Als het vacuüm tussen de plays van de condensator wordt vervangen door een diëlektrisch, dan als gevolg van polarisatie, neemt de container toe. Dit is gebaseerd op een eenvoudige definitie van diëlektrische constante:

waarbij C 0 de capaciteit van de condensator is, tussen de platen waarvan een vacuüm is.

C D - Capaciteit van dezelfde condensator met diëlektricum.

Het diëlektrische permeabiliteit ε isotropisch medium wordt bepaald door de verhouding:

(2)

waar χ diëlektrische gevoeligheid is.

D \u003d TG Δ - Tangent hoek van diëlektrische verliezen

Diëlektrische verliezen -het verlies van elektrische energie veroorzaakt door de stroom van stroming in diëlektrics. Er zijn stromen van doorgave I Sc.Pr, veroorzaakt door de aanwezigheid in diëlektrica van een kleine hoeveelheid longionen en polarisatiestromen. Bij elektronische en ionpolarisatie wordt de polarisatiestroom de verschuivingsstroom I cm genoemd, het is zeer kortstondig en niet geregistreerd bij de instrumenten. Stromingen geassocieerd met langzame (ontspanning) polarisatie-soorten worden absorptietrents I ABS genoemd. In het algemene geval wordt de totale stroom in het diëlektrisch gedefinieerd als: i \u003d I ABS + I SC.PR. Na het vaststellen van polarisatie, is de totale stroom gelijk aan: i \u003d i sc.pr. Als de polarisatietromingen in het constante veld optreden op het moment van aan- en uitspanning, en de totale stroom wordt bepaald in overeenstemming met de vergelijking: I \u003d I SC.PR, dan op het afwisselende veld, komen polarisatiestromen op dat moment op van het veranderen van de polariteit van de spanning. Dientengevolge kan het verlies in het diëlektricum in het variabele veld significant zijn, vooral als de semiportion van de toegepaste spanning de polarisatietijd nadert.

In FIG. 1 (a) een schema wordt getoond gelijk aan een condensor met een diëlektrisch gelegen in het variabele spanningscircuit. In deze regeling wordt een condensator met een echt diëlektrisch, dat verliezen heeft, vervangen door een ideale condensator C met parallel aan de geactiveerde weerstand R. in FIG. 1 (b) een vectorcircuit van stromen en spanningen voor het in overweging van het circuit, waarbij u spanningen in de keten is; I AK - Actieve stroom; I P - Reactieve stroom, die voor de fase 90 ° actieve component is; I σ - Totale stroom. Tegelijkertijd: i a \u003d i r \u003d u / r en i p \u003d i c \u003d ωcu, waarbij Ω de cirkelvormige frequentie van het variabele veld is.

Fig. 1. (a) - regeling; (b) - Vectordiagram van stromingen en spanningen

De hoek van diëlektrische verliezen wordt een hoek-Δ genoemd, aanvulling op maximaal 90 ° de faseverschuivingshoek tussen de huidige I σ en de spanning u in de capacitieve keten. Diëlektrische verliezen in het variabele veld worden gekenmerkt door een tangent van diëlektrische verlieshoek: TG Δ \u003d I A / I r.

De grenswaarden van de tangenshoek van diëlektrische verliezen voor hoogfrequente diëlektrica mogen niet overschrijden (0,0001 - 0,0004) en voor lage frequentie - (0,01 - 0,02).

De afhankelijkheden van ε en TG Δ op temperatuur T en frequentie Ω

De diëlektrische parameters van de materialen zijn variërende graden zijn afhankelijk van temperatuur en frequentie. Een groot aantal diëlektrische materialen staat niet toe om de eigenaardigheden van alle afhankelijkheden over deze factoren te dekken.

Daarom, in FIG. 2 (A, B) toont algemene trends die kenmerkend zijn voor sommige grote groepen. De typische afhankelijkheden van de diëlektrische constante ε op de temperatuur T (A) en op de frequentie ω (B) worden gegeven.

Fig. 2. Frequentie-afhankelijkheid van geldig (ε ') en imaginaire (ε ") delen van diëlektrische constante in aanwezigheid van een oriëntatie-ontspanningsmechanisme

Complexe diëlektrische constante.In de aanwezigheid van ontspanningsprocessen wordt diëlektrische constante handig vastgelegd in een uitgebreide vorm. Als de versterking eerlijk is voor de formule:

(3)

waar, τ is de ontspanningstijd, α 0 - Statistische oriëntatie-polarisabiliteit. Dat, gelovig het lokale veld gelijk aan extern, krijgen we (in de SGS):

De grafieken van de afhankelijkheid ε'en ε "uit het product ωτ worden getoond in FIG. 2. Merk op dat de afname in de ε '(geldig deel ε) plaatsvindt bij de maximale ε "(het imaginaire deel ε).

Een dergelijke verandering in ε'en ε "met frequentie dient als een frequent voorbeeld van een meer algemene resultaat, volgens welke ε" (Ω) uit de frequentie ook de afhankelijkheid ε "(ω) van de frequentie inhoudt. In het systeem moet C worden vervangen door 4π per 1 / ε 0.

Onder de werking van het toegepaste veld van het molecuul in een niet-polaire diëlektrische polariseert, worden dipolen met geïnduceerde dipoolmoment μ enevenredig met veldsterkte:

(5)

In het polaire diëlektricum is het dipoolmoment van het polaire molecuul μ in de algemene zaak gelijk aan de vectorsom van zijn eigen μ 0 en geïnduceerde μ enmomenten:

(6)

De intensiteit van het door deze dipolen gecreëerde veld is evenredig met het dipoolmoment en omgekeerd evenredig met de duur kubus.

Voor niet-polaire materialen, meestal ε \u003d 2 - 2.5 en is niet afhankelijk van de frequentie tot ω ≈10 12 Hz. De afhankelijkheid ε op temperatuur is het gevolg van hen door het feit dat tijdens de verandering de lineaire afmetingen van vaste stoffen en de volumes van vloeibare en gasvormige diëlektrics veranderen, die het aantal n-moleculen per eenheid van volume wijzigt

en afstanden tussen hen. Het gebruik van de beroemde ratio-diëlektrische theorie F \u003d n \\μ enen F \u003d.ε 0 (ε - 1) E,waar F.- gepolariseerd materiaal, voor niet-polaire diëlektrics die we hebben:

(7)

Met E \u003d const Of ook μ en \u003d const en temperatuurverandering ε is alleen verschuldigd aan een verandering in N, die een lineaire functie is van temperatuur θ, afhankelijkheid ε \u003d ε (θ) is ook lineair. Voor polaire diëlektrics zijn analytische afhankelijkheden niet, en gebruiken meestal empirisch.

1) Met een toename van de temperatuur, neemt het volume van de diëlektrische toename en de diëlektrische constante licht af. Vooral merkbare afname in ε tijdens de verwekingsperiode en het smelten van niet-polaire diëlektrics, wanneer hun volume aanzienlijk toeneemt. Vanwege de hoogfrequente elektronen in banen (ongeveer 10 15 -10 16 Hz) is de tijd van het vaststellen van de evenwichtstoestand van elektronenpolarisatie erg klein en is de permeabiliteit van ε van niet-polaire diëlektrics niet afhankelijk van de frequentie van de veld in de gemeenschappelijke frequentiefrequentie (tot 10 12 Hz).

2) Wanneer de temperatuur toeneemt, verzwakken de relaties tussen individuele ionen, die hun interactie onder de werking van het buitengebied vergemakkelijkt en het leidt tot een toename van de ionenpolarisatie en diëlektrische constante ε. Vanwege de kleinheid van de tijd van het vaststellen van de staat van ionenpolarisatie (ongeveer 10 13 Hz, die overeenkomt met zijn eigen oscillatiefrequentie van ionen in een kristalrooster) verandering in de frequentie van het externe veld in conventionele operationele reeksen praktisch niet weerspiegeld door ε in ionenmaterialen.

3) De diëlektrische permeabiliteit van polaire diëlektrics is sterk afhankelijk van de temperatuur en frequentie van het externe veld. Met toenemende temperatuur neemt deeltjesmobiliteit toe en wordt de energie van de interactie tussen hen verminderd, d.w.z. Hun oriëntatie onder de actie van het externe veld wordt gefaciliteerd - dipoolpolarisatie en diëlektrische constante neemt toe. Dit proces gaat echter alleen door op een bepaalde temperatuur. Met verdere toename van de temperatuur neemt de permeabiliteit ε af. Aangezien de oriëntatie van dipolen in de richting van het veld wordt uitgevoerd in het thermische proces en door middel van warmtebeweging, vereist de invoering van polarisatie aanzienlijke tijd. Deze tijd is zo groot dat in de variabele velden met hoogfrequente dipolen geen tijd hebben om het veld te navigeren, en de permeabiliteit van ε valt.

Diëlektrische permeabiliteit meetmethode

Capaciteit condensator. Condensator - Dit is een systeem van twee geleiders (platen) gescheiden door een diëlektrisch waarvan de dikte wordt gemaakt in vergelijking met lineaire afmetingen. Bijvoorbeeld, twee platte metalen platen die zich parallel bevinden en gescheiden door een laag diëlektrische vorm een \u200b\u200bcondensor (figuur 3).

Als de platen van de platte condensor informeren aan de eenheden van het tegenovergestelde teken, zal de elektrische veldsterkte tussen de platen tweemaal zo groot zijn als de veldsterkte in één plaat:

(8)

waarbij ε de diëlektrische permeabiliteit van de diëlektrische vulling van de ruimte tussen de platen vult.

De fysieke hoeveelheid bepaald door de verhouding v. Een van de platen van de condensator tot het potentiaalverschil Δφ tussen de platen van de condensor wordt genoemd condensator voor elektrische capaciteit:

(9)

Circuit Unit Si - Farad(F). De capaciteit van 1 F heeft een dergelijke condensator, het potentiële verschil tussen de platen daarvan is 1 V wanneer de platen van multi-chain-kosten van 1 Cl: 1 φ \u003d 1 Cl / 1 V.

Capaciteit van een platte condensator. De formule voor het berekenen van de elektrische capaciteit van een platte condensor kan worden verkregen met behulp van expressie (8). In feite, veldsterkte: E. \u003d φ / εε 0 \u003d q / εε 0 S.waar S. - Plaatgebied. Omdat het veld homogeen is, is het potentiële verschil tussen de condensatorplaten gelijk aan: φ 1 - φ 2 \u003d Ed. = qD./εε 0 S.waar d. - Afstand tussen de platen. Substitueren in formule (9), verkrijgen we een uitdrukking voor de elektrische capaciteit van een platte condensor:

(10)

waar ε 0 - diëlektrische permeabiliteit van lucht; S. - condensatorplaat, S \u003d hl.waar h. - Breedte van de plaat, l. - de lengte; d. - Afstand tussen de platen van de condensator.

Expressie (10) laat zien dat de elektrische capaciteit van de condensator kan worden verhoogd door het gebied te vergroten S.zijn platen, reducerende afstand d. tussen hen en het gebruik van diëlektrics met grote waarden van diëlektrische constante ε.

Fig. 3. Condensor met een diëlektrisch geplaatst erin

Als er een diëlektrische plaat is tussen de platen van de condensor, zal de capaciteitscapaciteit van de capaciteit veranderen. Men moet de locatie van de diëlektrische plaat tussen de condensorplaten in overweging nemen.

Duiden op: d. B - de dikte van de luchtinterventie, d. M - de dikte van de diëlektrische plaat, l. B - de lengte van het luchtgedeelte van de condensor, l. M is de lengte van het condensordeel gevuld met diëlektrische, ε m is de diëlektrische permeabiliteit van het materiaal. Als u dat bedenkt l \u003d L. in +. L. M, A. d. = d. in +. d. m, dan kunnen deze opties worden bekeken voor gevallen:

Wanneer l. B \u003d 0, d. B \u003d 0 We hebben een condensor met een solide diëlektricum:

(11)

Van de vergelijkingen van klassieke macroscopische elektrodynamica op basis van de MAXWELL-vergelijkingen, volgt het dat bij het plaatsen van een diëlektricum in een zwak variabel veld, variërend volgens een harmonische wet met een frequentie Ω, de tensor van complexe diëlektrische constante het formulier verwerft:

(12)

waarbij σ de optische geleidbaarheid van de stof is, ε'is de diëlektrische constante van de substantie geassocieerd met de polarisatie van het diëlektricum. Expressie (12) kan naar de volgende vorm worden gebracht:

waar de imaginaire termijn verantwoordelijk is voor diëlektrische verliezen.

In de praktijk wordt de C-capaciteit van het monster met een vorm van een platte condensor gemeten. Deze condensator wordt gekenmerkt door een tangent van de hoek van diëlektrische verliezen:

tGA \u003d ωCR C (14)

of kwaliteit:

Q C \u003d 1 / TGA (15)

waarbij R C weerstand is, afhankelijk van, voornamelijk uit diëlektrische verliezen. Om deze kenmerken te meten, zijn er een aantal methoden: verschillende brugmethoden, metingen met de transformatie van de gemeten parameter in het tijdsinterval, enz. .

Bij het meten van de tank C en tangent, werd de hoek van diëlektrische verliezen D \u003d TGA in dit artikel gebruikt door de techniek die is ontwikkeld door de Good Will-instrumentcampagne met Ltd. Metingen werden uitgevoerd op een precisie-immitant precisiemeter - LCR-819-RLC. Met het instrument kunt u de houder meten binnen 20 PF-2.083 MF, de tangent van de verlieshoek in het bereik van 0,0001-9999 en het offsetveld voeden. Interne verplaatsing tot 2 V, externe verschuiving naar 30 V. De nauwkeurigheid van metingen is 0,05%. Testsignaalfrequentie 12 HZ-100 KHZ.

In deze operatie werden metingen uitgevoerd met een frequentie van 1 kHz in het temperatuurbereik van 77 tot< T < 270 К в нулевом магнитном поле и в поле 5 kOe. Образцы для измерений имели форму параллелепипеда с размерами 2*3*4 мм (х=0.1), где d = 2 мм – толщина образца, площадь грани S = 3*4 мм 2 .

Om temperatuurafhankelijkheden te verkrijgen, wordt de monstercel in de koelmiddelstroom (stikstof) geplaatst die door de warmtewisselaar wordt geleid, waarvan de temperatuur door de kachel wordt gegeven. De temperatuur van de kachel wordt bestuurd door de thermostaat. Feedback van de temperatuurmeter op de thermostaat Hiermee kunt u de temperatuurmeetsnelheid instellen of om het te stabiliseren. Het thermokoppel wordt gebruikt om de temperatuur te regelen. In deze operatie varieerde de temperatuur met een snelheid van 1 ° / min. De opgegeven methode maakt het mogelijk met het meten van de temperatuur met een fout van 0,1 graden.

De meetcel met het monster vastgemaakt wordt geplaatst in de stroom Cryostat. De verbinding van de cel met de LCR-meter wordt uitgevoerd door afgeschermde draden door de connector in de Kapka van de Cryostat. De Cryostat bevindt zich tussen de PL-1-elektromagnet-polen. Met de magneetvoeding kunt u magnetische velden tot 15 koe krijgen. Om de omvang van de magnetische veldsterkte te meten, gebruikt het een thermische gestabiliseerde zaalsensor met een elektronica-eenheid. Om het magnetische veld tussen de voeding en de magnetische veldmeter te stabiliseren, is er feedback.

De gemeten waarden van de tank C en tangent van het verlies van verliezen D \u003d TG Δ worden geassocieerd met de waarden van de gewenste fysieke hoeveelheden ε'en ε "door de volgende verhoudingen:

(16)

(17)

№	C (pf)	Re (ε ')	T (° K)	TG Δ.	Q C.	Im (ε ")	ω (Hz)	σ (ω)
	3,805	71,66		0,075	13,33	5,375	10 3
	3,838			0,093
	3,86			0,088
	3,849			0,094
	3,893			0,106
	3,917			0,092
	3,951			0,103
	3,824			0,088
	3,873			0,105
	3,907			0,108
	3,977			0,102
	4,031			0,105
	4,062			0,132
	4,144			0,109
	4,24			0,136
	4,435			0,175
	4,553			0,197
	4,698			0,233
	4,868			0,292
	4,973			0,361
	5,056			0,417
	5,164			0,491
	5,246			0,552
	5,362			0,624
	5,453			0,703
	5,556			0,783
	5,637			0,867
	5,738			0,955
	5,826			1,04
	5,902			1,136

Tabel nummer 1. GD X MN 1-X S, (x \u003d 0.1).

De diëlektrische constante de diëlektrische constante

de waarde van ε, aangeeft hoe vaak de sterkte van de interactie van twee elektrische kosten in het medium minder is dan in vacuüm. In een isotrope medium ε is geassocieerd met diëlektrische gevoeligheid χ door relatie: ε \u003d 1 + 4π χ. Diëlektrische constante anisotrope medium - tensor. Diëlektrische constante is afhankelijk van de frequentie van het veld; In sterke elektrische velden begint de diëlektrische constante afhankelijk te zijn van de veldsterkte.

De diëlektrische constante

De diëlektrische permeabiliteit, de dimensieloze waarde van e, toont hoe vaak de sterkte van de interactie F tussen elektrische kosten in dit medium minder is dan hun kracht van de interactie f O in vacuüm:
e \u003d f o / f.
Diëlektrische constante laat zien hoe vaak het veld is verzwakt door een diëlektrisch (cm. DIELECTRICS), Kwantitatief karakteriseren van het eigendom van de diëlektricum om in het elektrische veld te polariseren.
De waarde van de relatieve diëlektrische permeabiliteit van de stof die de mate van zijn polariseerbaarheid kenmerkt, wordt bepaald door de polarisatiemechanismen (cm. POLARISATIE). De waarde is echter grotendeels afhankelijk van de geaggregeerde toestand van de stof, aangezien de overgangen van de ene toestand naar het andere de dichtheid van de substantie aanzienlijk verandert, de viscositeit en isotropie (cm. Isotropy).
Diëlektrische permeabiliteit van gassen
Gasvormige stoffen worden gekenmerkt door zeer lage dichtheden als gevolg van grote afstanden tussen moleculen. Hierdoor is de polarisatie van alle gassen onbeduidend en is de diëlektrische constante dicht bij één. Polarisatie van het gas kan puur elektronisch of dipool zijn als de gasmoleculen polair zijn, maar de elektronische polarisatie heeft de belangrijkste waarde. De polarisatie van verschillende gassen is de grotere, hoe groter de straal van het gasmolecuul en is numeriek dicht bij het vierkant van de brekingsindex voor dit gas.
De afhankelijkheid van gas op temperatuur en druk wordt bepaald door het aantal moleculen in een eenheid van gasvolume, die evenredig is aan de druk en omgekeerde proportioneel absolute temperaturen.
Bij lucht onder normale omstandigheden is E \u003d 1.0006 en de temperatuurcoëfficiënt ongeveer 2. 10 -6 tot -1.
Diëlektrische permeabiliteit van vloeibare diëlektrics
Vloeibare diëlektrics kunnen bestaan \u200b\u200buit niet-polaire of polaire moleculen. De waarde van E van niet-polaire vloeistoffen wordt bepaald door elektronenpolarisatie, dus het is klein, dicht bij de waarde van het vierkant van de breking van het licht en wordt meestal niet groter dan 2,5. De afhankelijkheid E van een niet-polaire vloeistof op temperatuur wordt geassocieerd met een afname van het aantal moleculen per eenheidsvolume, dat wil zeggen, met een daling van de dichtheid en de temperatuurcoëfficiënt ligt dicht bij de temperatuurcoëfficiënt van vloeistofuitbreiding, maar verschilt in het teken.
Polarisatie van vloeistoffen die dipoolmoleculen bevatten, wordt gelijktijdig bepaald elektronische en dipool-ontspanning componenten. Dergelijke vloeistoffen hebben de grotere diëlektrische constante, hoe groter de waarde van het elektrische moment van dipolen (cm. Dipool) en hoe groter het aantal moleculen per eenheidsvolume. Temperatuurafhankelijkheid in het geval van polaire vloeistoffen is complex.
Diëlektrische permeabiliteit van solide diëlektrics
In vaste stoffen kan een verscheidenheid aan numerieke waarden nemen in overeenstemming met de verscheidenheid aan structurele kenmerken van een solide diëlektrisch. Alle soorten polarisatie zijn mogelijk in vaste diëlektrics.
De kleinste waarde E heeft solide diëlektrics bestaande uit niet-polaire moleculen en beschikken over alleen elektronenpolarisatie.
Massieve diëlektrics, die ionische kristallen zijn met dichte verpakking van deeltjes, hebben elektronische en ionische polarisaties en hebben E-waarden die in een breed bereik liggen (E van de rotszout - 6; E CORONDA - 10; E Rutila - 110; E Calcium Titanate - 150).
e Diverse anorganische glazen nadert de structuur tot amorfe diëlektrics ligt in een relatief smalle limieten van 4 tot 20.
Polaire organische diëlektrics hebben in een polarisatie van een solide staatsdipool-ontspanning. E van deze materialen in grote mate hangt af van de temperatuur en de frequentie van de toegepaste spanning, die dezelfde patronen als dipoolvloeistoffen gehoorzamen.

encyclopedisch woordenboek. 2009 .

Kijk wat "diëlektrische constante" in andere woordenboeken is:

De waarde van E, toont hoe vaak de sterkte van de interactie van twee elektrische kosten in het medium minder dan in vacuüm is. In een isotropisch medium wordt E geassocieerd met diëlektrische gevoeligheid met als een relatie: E \u003d 1 + 4PC. De diëlektrische constante ... ... Groot encyclopedisch woordenboek

De waarde van het die de polarisatie van diëlektrica kenmerken onder de werking van elektrisch. Velden E. D. P. komt de Coulomb van de wet binnen als een waarde die aangeeft hoe vaak de sterkte van twee vrije kosten in een diëlektrisch minder is dan in vacuüm. Verzwakking ... ... Fysieke encyclopedie

Diëlektrische permeabiliteit, de waarde van E, die aangeeft hoe vaak de sterkte van de interactie van twee elektrische kosten in het medium minder is dan in vacuüm. De waarde van E varieert sterk: waterstof 1.00026, transformatorolie 2.24, ... ... Moderne encyclopedie

- (e) aanwijzing, in de natuurkunde een van de eigenschappen van verschillende materialen (zie de diëlektrische). Het wordt uitgedrukt door de houding van de elektrische stroomdichtheid in het medium tot de elektrische veldsterkte, die het veroorzaakt. Diëlektrische peneterkbaarheid van vacuüm ... ... Wetenschappelijk en technisch encyclopedisch woordenboek

de diëlektrische constante - de waarde die kenmerkt de diëlektrische eigenschappen van de stofschaling voor isotrope substantie en tensor voor anisotrope substantie, waarvan het product aan de elektrische veldsterkte gelijk is aan elektrische verplaatsing. [GOST R 52002 2003] ... ... Technische vertaler directory

De diëlektrische constante - Diëlektrische constante, de waarde van E, die aangeeft hoe vaak de sterkte van de interactie van twee elektrische kosten in het medium minder is dan in vacuüm. De waarde van E varieert sterk: waterstof 1.00026, transformatorolie 2.24, ... ... Geïllustreerd encyclopedisch woordenboek

De diëlektrische constante - de waarde die de diëlektrische eigenschappen van een stofschuiver voor isotrope substantie en een tensor voor anisotrope substantie kenmerkt, waarvan het product naar de elektrische veldspanning gelijk is aan een elektrische verplaatsing ... Bron: ... ... Officiële terminologie

de diëlektrische constante - Absolute diëlektrische constante; Afdeling. De diëlektrische constante is een schaalwaarde die de elektrische eigenschappen van de diëlektrische gelijk is aan de verhouding van de omvang van de elektrische verplaatsing op de omvang van de elektrische veldsterkte ... Polytechnic Terminology Dictionary

Absolute diëlektrische permeabiliteit relatieve diëlektrische permeabiliteit diëlektrische doordringbaarheid vacuüm ... Wikipedia

de diëlektrische constante - DIELEKTRINė SKVARBA Statusas T Sritis Chemija APIZTIS ELEKTRINIO SRAUTO TANKIO TIRIAMOJOJE MEDŽIAJE IR ELEKTRINIO LAUKO STIPRIO SANTYKIS. ATITIKMENYS: ANGL. Diëlektrische constante; Diëlektrische performiviteit; Permitiviteit RUS. DIELECTRIC ... ... Chemijos Terminų aiškinamasis Žodynas

Boeken

• Eigenschappen van materialen. Anisotropy, symmetrie, structuur. Per. van Engels , Newnham R.E. .. Dit boek is gewijd aan de anisotropie en de relatie van de structuur van materialen met hun eigenschappen. Het behandelt een uitgebreid assortiment onderwerpen en is een soort van inleidende cursus voor de pitysische eigenschappen ...

Elke stof of lichaam rondom ons heeft bepaalde elektrische eigenschappen. Dit wordt verklaard door de moleculaire en nucleaire structuur: de aanwezigheid van geladen deeltjes in onderling gerelateerde of vrije status.

Wanneer er geen extern elektrisch veld op de substantie werkt, worden deze deeltjes verdeeld, zodat ze elkaar balaberen en geen extra elektrisch veld in het totale volume creëren. In het geval van een aanvraag van de buitenzijde van elektrische energie in moleculen en atomen, ontstaat de herverdeling van heffingen, wat leidt tot het creëren van een eigen interne elektrische veld, gericht op de externe.

Als de vector van het toegepaste externe veld "E0" en de interne - "e" "aanwijst, wordt het volledige veld" E "gevouwen uit de energie van deze twee waarden.

In elektriciteit is het gebruikelijk om de stof te verdelen op:

geleiders;

diëlektrics.

Zo'n classificatie bestaat lang, hoewel het vrij voorwaardelijk is omdat veel lichamen andere of gecombineerde eigenschappen hebben.

Voorwaarden

In de rol van geleiders zijn er omgevingen met gratis beschikbare kosten. Meestal zijn de geleiders metalen, omdat er altijd vrije elektronen in hun structuur zijn, die in staat zijn om binnen het gehele volume van de substantie te verplaatsen en tegelijkertijd de deelnemers aan thermische processen te zijn.

Wanneer de geleider wordt geïsoleerd uit de werking van externe elektrische velden, creëert het een balans tussen positieve en negatieve ladingen van ion-roosters en vrije elektronen. Dit evenwicht wordt onmiddellijk vernietigd bij inleiding - als gevolg van de energie waarvan de herverdeling van geladen deeltjes begint en onevenwichtige kosten van positieve en negatieve waarden op het buitenoppervlak optreden.

Dit fenomeen wordt genoemd elektrostatische inductie. De kosten die ontstaan \u200b\u200btijdens het oppervlak van de metalen worden genoemd inductiekosten.

Geschoolde inductiekosten gevormd in de dirigent vormen hun eigen veld E ", compenserend effect van externe E0 in de geleider. Daarom wordt de waarde van het volledige, totale elektrostatische veld gecompenseerd en gelijk aan 0. tegelijkertijd, de potentialen van alles Punten zowel binnen als buiten hetzelfde.

De resulterende uitvoer geeft aan dat er in de geleider, zelfs met een aangesloten extern veld geen potentieel verschil en geen elektrostatische velden is. Dit feit wordt gebruikt bij afscherming - toepassen van de werkwijze van elektrostatische bescherming van mensen en gevoelig voor geïnduceerde gebieden van elektrische apparatuur, met name met hoge precisie-meetinstrumenten en microprocessorapparatuur.

Afgeschermde kleding en schoenen van weefsel met geleidende draden, waaronder een hoofdtooi, wordt gebruikt in energie om personeel te beschermen dat werkt in de voorwaarden van hoge spanning die wordt gecreëerd door hoogspanningsapparatuur.

Diëlectrics

Zogenaamde stoffen met isolerende eigenschappen. Ze zijn alleen in hun compositie gerelateerde en geen gratis kosten. Ze zijn allemaal positieve en negatieve deeltjes vastgezet in het neutrale atoom, zijn beroofd van bewegingsvrijheid. Ze worden in de diëlektricum verdeeld en beweegt niet onder de actie van het toegepaste externe veld E0.

De energie veroorzaakt echter nog steeds bepaalde veranderingen in de structuur van de substantie - binnenatomen en moleculen, de verhouding van positieve en negatieve deeltjes verandert, en op het oppervlak van de substantie zijn er onnodige, ongebalanceerde geassocieerde lasten die het interne elektrische veld vormen ". Het wordt verzonden naar de spanning aangebracht vanaf de buitenkant.

Dit fenomeen kreeg een naam polarisatie van diëlektrisch. Het wordt gekenmerkt door het feit dat het elektrische veld E wordt gemanifesteerd in de substantie, gevormd door het effect van externe energie E0, maar verzwakt door de innerlijke E "te gaan".

Polarisatiesoorten

Het is binnen twee soorten diëlektrics:

1. Oriëntatie;

2. Elektronisch.

Het eerste type heeft een extra naam van dipoolpolarisatie. Het is inherent aan diëlektrics met ontheemde centra in negatieve en positieve ladingen, die moleculen vormen van microscopische dipolen - een neutraal aggregaat van twee kosten. Dit is kenmerkend voor water, stikstofdioxide, waterstofsulfide.

Zonder een actie van een extern elektrisch veld in dergelijke stoffen worden moleculaire dipolen geleid door een chaotische manier onder invloed van bestaande temperatuurprocessen. Tegelijkertijd is er op elk punt van het interne volume en op het buitenoppervlak van de diëlektricum geen elektrische lading.

Deze beeldveranderingen in de invloed van de toegepaste energie van buitenaf, wanneer dipolen hun oriëntatie en licht en gebieden van niet-gecompenseerde macroscopische bijbehorende kosten veranderen die het veld e "vormen" met een tegenrichting naar de toegepaste E0 verschijnen op het oppervlak.

Met een dergelijke polarisatie heeft de temperatuur die thermische beweging veroorzaakt en het creëren van desoriënterende factoren heeft een grote invloed op de processen.

Elektronische polarisatie, elastisch mechanisme

Het manifesteert zich in niet-polaire diëlektrics - materialen van een andere soort met moleculen, verstoken van dipoolmoment, die onder de invloed van het uitwendige veld wordt vervormd, zodat positieve ladingen worden georiënteerd op de vector E0, en negatief - in de tegenovergestelde richting.

Dientengevolge werkt elk van de moleculen als een elektrische dipool, georiënteerd langs de as van het toegepaste veld. Op deze manier creëren ze op het buitenoppervlak van hun veld E "met de tegenrichting.

In dergelijke stoffen is de vervorming van moleculen, en bijgevolg de polarisatie van de blootstelling van het veld buiten niet afhankelijk van hun beweging onder invloed van temperatuur. Als een voorbeeld van een niet-polair diëlektricum, kunt u methaan CH4 citeren.

De numerieke waarde van het innerlijke veld van beide typen diëlektrics in grootte is het eerste, varieert rechttreeks evenredig aan de toename van het externe veld, en vervolgens verschijnen wanneer verzadiging, de effecten van niet-lineair karakter verschijnen. Ze komen voor wanneer alle moleculaire dipolen langs de hoogspannelijke lijnen aan de polaire diëlektrics zijn opgesteld of er veranderingen in de structuur van de niet-polaire substantie waren, vanwege de sterke vervorming van atomen en moleculen uit de zeer toegepaste energie.

In de praktijk komen dergelijke gevallen zelden voor - meestal is er een uitsplitsing of verstoring van isolatie.

De diëlektrische constante

Onder de isolatiematerialen wordt een belangrijke rol toegewezen aan elektrische kenmerken en een dergelijke indicator als de diëlektrische constante. Het kan worden geëvalueerd door twee verschillende kenmerken:

1. Absolute waarde;

2. Relatieve magnitude.

Termijn absolute diëlektrische permeabiliteit De stoffen εa gebruiken bij het contacteren van het wiskundige verslag van de wet van de Culon. Het in de vorm van de coëfficiënt εa bindt de vector van inductie D en spanning E.

Bedenk dat de Franse natuurkundige Charles de Pendon met behulp van zijn eigen tweeters de patronen van elektrische en magnetische krachten tussen kleine geladen lichamen onderzocht.

De bepaling van de relatieve diëlektrische permeabiliteit van het medium wordt gebruikt om de isolerende eigenschappen van de stof te karakteriseren. Het schat de verhouding van de interactiekracht tussen tweepuntsheffingen bij twee verschillende omstandigheden: in vacuüm en werkomgeving. Tegelijkertijd worden de vacuümindicatoren geaccepteerd in 1 (εv \u003d 1), en in echte stoffen zijn ze altijd hoger, εr\u003e 1.

De numerieke expressie εr wordt weergegeven in een dimensioneloze waarde, uitgelegd door het polarisatie-effect in diëlektrics, wordt gebruikt om hun kenmerken te evalueren.

Diëlektrische constante waarden van individuele omgevingen (op kamertemperatuur)

Stof	ε	Stof	ε
Segnetova Sol.	6000	Diamant	5,7
Rutiel (langs de optische as)	170	Water	81
Polyethyleen	2,3	Ethanol	26,8
Silicium	12,0	Mica	6
Glas	5-16	Kooldioxide	1,00099
Nacl	5,26	Water	1,0126
Benzeen	2,322	Lucht (760 mm Hg. Art.)	1,00057

Lezing №19.

1. De aard van de elektrische geleidbaarheid van gasvormige, vloeibare en solide diëlektrics

De diëlektrische constante

Relatieve diëlektrische constante of diëlektrische permeabiliteit ε.- een van de belangrijkste macroscopische elektrische parameters van het diëlektricum. De diëlektrische constanteε Quantitatief kenmerkt het vermogen van de diëlektrische om in het elektrische veld te polariseren en evalueert ook de mate van zijn polariteit; ε Het is een constant van diëlektrisch materiaal bij een gegeven temperatuur en frequentie van elektrische spanning en laat zien hoe vaak de lading van de condensor met een diëlektrisch groter de condensatorheffing van dezelfde grootte met het vacuüm.

De diëlektrische constante bepaalt de omvang van de elektrische capaciteit van het product (condensator, kabelisolatie, enz.). Voor platte condensator elektrische capaciteit VAN,F, uitgedrukt door formule (1)

waar het s-gebied van de meetelektrode, M2; H - diëlektrische dikte, m. Formule (1) Het kan worden gezien dat hoe groter de waarde ε Het gebruikte diëlektricum, hoe groter de elektrische capaciteit van de condensator met dezelfde dimensies. Op zijn beurt is de elektrische capaciteit C de evenredigheidsverhouding tussen de oppervlaktekosten QC,de geaccumuleerde condensator en het elektriciteit dat erop is toegepast

glimmend U (2):

Vanaf formule (2) volgt deze elektrische lading QC,geaccumuleerd door de condensator die evenredig is met de omvang ε Diëlektricum. Het weten Qcde gameometrische afmetingen van de condensor kunnen worden bepaald ε Diëlektrisch materiaal voor deze spanning.

Overweeg het onderwijzendmechanisme Qcop de elektroden van de condensor met een diëlektrisch en van welke componenten deze lading wordt gevormd. Om dit te doen, neemt u twee platte condensator van dezelfde geometrische afmetingen: één - met vacuüm, de andere - met een interelectroderuimte gevuld met diëlektricum, en we zullen ze dezelfde elektrische spanning geven U.(Figuur 1). De elektroden van de eerste condensator vormen een lading Q0.op de tweede elektroden - Qc. Op hun beurt lading Qc is de som van de kosten Q0.en V.(3):

In rekening brengen V.0 is gevormd door een buitenveld E0 door zich te verzamelen op de elektroden van een condensator van ladingen van derden met een oppervlaktedichtheid σ 0. V. - Dit is een toeslag op de condensatorelektroden die zijn gecreëerd door de bron van elektrische spanning om de bijbehorende kosten die zijn gevormd op het diëlektrische oppervlak te compenseren.

In een gelijkmatig gepolariseerde diëlektrische lading V.komt overeen met de omvang van de oppervlaktedichtheid van de bijbehorende kosten σ. De lading σ vormt het E NW-veld, gericht op tegengesteld het veld E O.

De diëlektrische permeabiliteit van de diëlektrische in overweging kan worden vertegenwoordigd als de verhouding Qc Condensor gevuld met diëlektricum om op te laden Q0.dezelfde condensator met vacuüm (3):

Vanaf formule (3) volgt deze die diëlektrische constante ε - De waarde is dimensieloos en in elk diëlektricum is het meer dan één; In geval van vacuüm ε \u003d 1. Vanuit het overwogen voorbeeld ook

het kan worden gezien dat de dichtheid van de lading op de elektroden van de condensor met een diëlektrisch in ε Times meer laaddichtheid op condensatorektroden met vacuüm en spanningen met identieke spanningen voor ongeveer

hun condensatoren zijn hetzelfde en zijn alleen afhankelijk van de spanningswaarde U.en afstanden tussen de elektroden (E \u003d u / h).

In aanvulling op relatieve diëlektrische constante ε onderscheiden absolute diëlektrische permeabiliteit ε a, F / m, (4)

wat geen fysieke betekenis heeft en wordt gebruikt in elektrotechniek.

De relatieve verandering in de diëlektrische constante εR met een toename van de temperatuur met 1 k wordt de temperatuurcoëfficiënt van diëlektrische constante genoemd.

Tkε \u003d 1 / εr d εr / dt k-1 voor lucht bij 20 ° С εr \u003d -2.10-6k-

Elektrische veroudering in ferro-elektriciteit wordt uitgesproken in een afname van εr in de loop van de tijd. De reden is de hergroepering van domeinen.

Een bijzonder scherpe verandering in diëlektrische permeabiliteit in de loop van de tijd wordt waargenomen bij temperaturen in de buurt van het Curie Point. De ferro-elektriciteit verwarmen tot de temperatuur van meer dan het curie-punt en de daaropvolgende koeling retourneert εR naar de vorige waarde. Hetzelfde herstel van diëlektrische constante kan worden uitgevoerd door een ferro-elektrisch elektrisch gebied van verhoogde spanning te beïnvloeden.

Voor complexe diëlektrics - een mechanisch mengsel van twee componenten met verschillende εR in de eerste onderlinge aanpassing: εrh \u003d θ1 · εr1x · θ εR2x, waarbij θ de volumeconcentratie van de mengselcomponenten is, εR is de relatieve diëlektrische permeabiliteit van het mengselcomponent.

De polarisatie van het diëlektricum kan worden veroorzaakt door: mechanische belastingen (piëzo-olarisatie in piëzo-elektriciteit); verwarming (pyropolarisatie in pyroelectrics); licht (fotosolarisatie).

De gepolariseerde toestand van het diëlektricum in het elektrische veld E wordt gekenmerkt door een elektrisch punt van een volume-eenheid, polariteit P, CL / M2, die is geassocieerd met zijn relatieve diëlektrische constante, bijvoorbeeld: p \u003d e0 (bijv. 1) e, waar E0 \u003d 8,85 ∙ 10-12 / m. Het product E0 ∙ EG \u003d E, F / M, wordt absolute diëlektrische constante genoemd. In gasvormige diëlektrics verschilt bijvoorbeeld weinig van 1,0, in niet-polaire vloeistof en vaste stof bereikt 1,5 - 3.0, er zijn grote waarden in polaire waarden; In de ionische kristallen, bijv. - 5-mo, en bij het hebben van een perovskiet kristallijn rooster bereikt 200; In Segro-elektricians, bijvoorbeeld - 103 en meer.

In niet-polaire diëlektrics met toenemende temperaturen, worden de bijv. Enigszins afgenomen, in polaire veranderingen geassocieerd met de overheersing van een bepaald polarisatietype, in ionische kristallen, in sommige ferro-elektriciteit bij een temperatuur van Curie bereikt 104 en meer. Temperatuurveranderingen worden gekenmerkt door een temperatuurcoëfficiënt. Voor polaire diëlektrics is de afname in bijvoorbeeld in het frequentiebereik kenmerk, waarbij T naar polarisatie evenredig is met T / 2.

Vergelijkbare informatie.

De diëlektrische permeabiliteit, de waarde van ε, die de polarisatie van diëlektrica kenmerken onder de werking van het elektrische veld met de spanning E. De diëlektrische constante is opgenomen in de Coulomb van de wet als een waarde die aangeeft hoe vaak de sterkte van de interactie van Twee vrije ladingen in een diëlektricum zijn minder dan in vacuüm. Verzwakking van de interactie treedt op als gevolg van de screening van vrije ladingen met betrekking tot de polarisatie van het medium. Gerelateerde kosten ontstaan \u200b\u200bals gevolg van microscopische ruimtelijke herverdeling van kosten (elektronen, ionen) in een elektrisch neutrale omgeving.

De relatie tussen polarisatievectoren P, de spanning van het elektrische veld E en de elektrische inductie D in een isotrope medium in het systeem van SI-eenheden heeft het formulier:

waar ε 0 elektrische constante is. De omvang van de diëlektrische constante ε hangt af van de structuur en chemische samenstelling van de substantie, evenals op druk, temperatuur en andere externe omstandigheden (tabel).

Voor gassen is de omvang van dichtbij 1, voor vloeistoffen en vaste lichamen varieert van verschillende eenheden tot enkele dozijn, in ferro-elektriciteit kan 10 4 bereiken. Zo'n scatter van waarden ε is te wijten aan verschillende polarisatiemechanismen die een plaats hebben in verschillende diëlektrica.

Klassieke microscopische theorie leidt tot een geschatte uitdrukking voor diëlektrische permeabiliteit van niet-polaire diëlektrics:

waar n i de concentratie is van de I-TH-verscheidenheid van atomen, ionen of moleculen, α I is hun polarisabiliteit, β I is de zogenaamde interne veldfactor als gevolg van de kenmerken van de structuur van het kristal of de substantie. Voor de meeste diëlektrics met diëlektrische constante liggend binnen 2-8, β \u003d 1/3. Meestal is de diëlektrische constante bijna onafhankelijk van de waarde van het toegepaste elektrische veld tot aan de elektrische uitsplitsing van de diëlektrische. De hoge waarden van ε van sommige oxiden van metalen en andere verbindingen zijn het gevolg van de kenmerken van hun structuur, die een collectieve verplaatsing van de cerebralen van positieve en negatieve ionen in tegengestelde richtingen toestaat onder de werking van het veld E van het tegenovergestelde Routebeschrijving en de vorming van significante gekoppelde ladingen bij de kristalgrens.

Het proces van polarisatie van de diëlektricum bij het aanbrengen van het elektrische veld is niet meteen ontwikkeld, en voor een tijdje τ (ontspanningstijd). Indien het veld E in de tijd t vaart voor een harmonische wet met een frequentie van Ω, heeft de polarisatie van de diëlektricum geen tijd om het te volgen en tussen de oscillaties P en E verschijnt het faseverschil δ. Bij het beschrijven van de oscillaties van de P- en E-methode van complexe amplitudes is diëlektrische constante een uitgebreide waarde:

ε \u003d ε '+ iε ",

bovendien is ε 'en ε "afhankelijk van ω en τ en de verhouding ε" / ε "\u003d TG Δ bepaalt de diëlektrische verliezen in het medium. De faseverschuiving Δ is afhankelijk van de verhouding τ en de periode van het veld T \u003d 2π / Ω. Bij τ.<< Т (ω<< 1/τ, низкие частоты) направление Р изменяется практически одновременно с Е, т. е. δ → 0 (механизм поляризации «включён»). Соответствующее значение ε’ обозначают ε (0) . При τ >\u003e T (hoge frequenties) polarisatie heeft geen tijd voor de verandering in ε, δ → π en ε 'in dit geval Duiden ε (∞) (het polarisatiemechanisme "uitgeschakeld"). Uiteraard is ε (0)\u003e ε (∞) en in variabele velden, diëlektrische constante functie ω. Dichtbij ω \u003d l / τ, een verandering in ε 'van ε (0) naar ε (∞) (dispersiegebied) en de afhankelijkheid TGA (ω) passeert een maximum.

Het karakter van de afhankelijkheden ε "(Ω) en TGA (Ω) in het dispersiegebied wordt bepaald door het polarisatiemechanisme. In het geval van ionische en elektronenpolarisatie, met een elastische verplaatsing van gerelateerde lasten, heeft de verandering in p (t) met een stap van opname van het veld E de aard van de overstromingsoscillaties en de afhankelijkheden van ε "(ω) en TGA (Ω) wordt resonant genoemd. In het geval van oriëntatiepolarisatie is de instelling van P (t) exponentiële en worden de afhankelijkheden van ε "(ω) en TGA (ω) ontspanning genoemd.

Werkwijzen voor het meten van diëlektrische polarisatie zijn gebaseerd op de verschijnselen van de interactie van het elektromagnetische veld met elektrische dipoolmomenten van de deeltjes van de stof en zijn verschillend voor verschillende frequenties. Gebaseerd op de meerderheid van de methoden bij Ω ≤ 10 8 Hz, het proces van het opladen en ontladen van de meetcondensator gevuld met de diëlektrische onderwijs. Bij hogere frequenties worden golfgeleider, resonant, multi-frequentie en andere methoden gebruikt.

In sommige diëlektrica, bijvoorbeeld ferro-elektriciën, een proportionele afhankelijkheid tussen P en ε [ρ \u003d ε 0 (ε - 1) e] en daarom tussen D en E, wordt het geschonden in conventionele elektrische velden die in de praktijk zijn bereikt. Formeel wordt dit beschreven als een afhankelijkheid van ε (ε) ≠ const. In dit geval is een belangrijk elektrisch kenmerk van de diëlektricum een \u200b\u200bdifferentiële diëlektrische constante:

In niet-lineaire diëlektrics wordt de waarde ε diff gewoonlijk gebruikt in zwakke variabele velden terwijl hij tegelijkertijd een sterk direct veld overlapt, en de variabele component ε diff wordt omkeerbare diëlektrische constante genoemd.

Verlicht. Kijk naar kunst. Diëlektrics.