Файл: Воробей З.Ф. Физика диэлектриков. Диэлектрики в постоянном электрическом поле конспект лекций.pdf

В макроскопической

теории

диэлектриков

электрическое

ноле

х а р а к т е р и з у е т с я

средней внешней

напрлиенностьга

п о л я , т . е .

отношением.величины приложенного напряжения к толщине

д и а л е к т - '

гака.

Сам диэлектрик

х а р а к т е р и з у е т с я

тремя

указанными

ранее

натфоскопическими

величинами -

диэлектрической

проницаемостью

<5

,

удельной

проводимостью

ff

,

тангенсом

у г л а

д и э л е к т р и ­

ческих

потерь

~toS" .

Эти

величины входят в

уравнения

Максвелла,

описывающие

электрическое

поле

в

диэлектриках,

распространение

электромагнитных волн в них^и в уравнения для других м а к р о ­

скопических

эффектов.

С макроскопической

точки

зрения

диэлектрики р а с с м а т р и в а ­

ются

в

р а з д е л е

общей

физики -

э л е к т р о с т а т и к е ,

в

теоретических

основах

электротехники

и

д р .

В начале

XX в е к а

возникла

самостоятельная

отрасль

физи ­

ки - физика диэлектриков, которая изучает поведение

д и э л е к т ­

риков в слабых и сильных полях

с молекулярной

точки

з р е н и я .

Рассматривая

механизмы

поляризации,

электропроводности, д и ­

электрических

п о т е р ь ,

физика .диэлектриков должна установить

с в я з ь

меаду

макроскопическими

характеристиками

диэлектриков

( é

, Jf

,

и

микроскопическими

характеристиками

ч а с т и ц ,

участвующих л поляризации и электропроводности . Такими

п а р а ­

метрами

являются

заряды

ч а с т и ц ,

их размеры,

энергия

с в я з и ,

время

релаксации

и

д р .

В с в я з и

с

так игл подходом

к

выяснению

механизмов взаимодействия диэлектриков с электрическим полем

физика

диэлектриков опирается

на

молекулярную

физику,

физи ­

ческую

химию.

При

некоторой

достаточно

большой

напряженности

э л е к т р и ­

ческого

поля

в

диэлектриках происходят

процессы, в

р е з у л ь т а т е

-

У -

которых в них

о б р а з у е т с я

канап высокой электрической

проводи ­

мости . При такой напряженности поля диэлектрик

т е р я е т изоляціі-

oiiHLie

с в о й с т в а ,

т . е .

пробивается.-

После с н я т и я

поля

изоляцион ­

ные с в о й с т в а

газообразных и жидких

диэлектриков

в о с с т а н а в л и в а ­

й с я ,

пробой

твердых

диэлектриков

- процесс

необратимый,

. В с в я з и

с явлением

пробоя диэлектрики

характеризуются

четвертой макроскопической х а р а к т е р и с т и к о й , - к о т о р а я

называется

электрической

прочностью

Ещ>.

Эта х а р а к т е р и с т и к а

определяет

возможность

применения .ди­

электрика при повышенном напряжении.

.. -

Изучение. механизма пробоя .диэлектриков - один на самостол

тельных р а з д е л о в

физики

д и э л е к т р и к о в .

-

о

«

Р А З Д Е Л

1

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ МАКРОСКОПЙ-ШЖОЙ ТЕОРИЙ ДИЭЛЕКТРИКОВ

§

I .

Напряженность

электрического

поля в

диэлектрике

Представим с е б е вакуумный

плоский

конденсатор,

на

обклад ­

ках

которого

сосредоточен заряд

Q0

( р и с . 3 ) .

+Q*

„

— Ео

0

*®і&Г=ГП

+ -

+

+

/

-«

•—•

Ер-*-

+

-

+

-

;

и

Рис.

з

Р

-

бсдоб

Напря: чшіость

поля

Со

-

~

» г Д е

б

с в о й . "

^ 0 1 "

ность

свободного заряда

на

э л е к т р о д а х ,

Е0

-

электрическая

п о с т о я н н а я .

Внесем

в пространство

между

электродами

д и э л е к т ­

р и к .

Произойдет

поляризация

и

на

поверхностях е г о ,

п р и -

л е г а в д и х к

электродам, возникнет

связанный

поверхностный з а ­

ряд

с

плотностью,

Q с в я з .

Напряженность

п о л я ,

создаваемого

этим

зарядом

£

Результирующее

поле

в

диэлектрике

Е

-

Ео

* Ер

н а п р а в ­

лено

в

сторону поля

свооодных

з а р я д о в

и

по

величине

равно

Е -

Е0

~ Ер

или

£

GcöoJ

( О

(о