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

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 05.08.2024

Просмотров: 132

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-

24

-

 

 

 

 

 

 

 

 

I

:

 

 

 

2

 

 

 

 

3

 

 

 

 

4

 

 

5

10.

 

Этиловый

спирт

 

 

 

СгИ5

н-сV if -он

 

 

1,72 »

 

 

 

 

 

fi

А

 

 

1 1 .

 

Хлористый

калий

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6,3

 

 

 

 

о , Ш

 

 

 

 

 

 

 

 

По

строению

молекул

диэлектрики

д е л я т с я

на три

группы:

 

 

1.

Неполяргае д и э л е к т р и к и ,

т . е .

т а к и е ,

собственный э л е к т ­

рический момент

молекул

 

которых

р а в е н нулю.

 

 

 

 

 

 

 

2 . Полярные диэлектрики, т . е . такие;собственный

а ц е н т р и ­

ческий

момент

молекул

которых

отличен

от

н у л я .

 

 

 

 

 

 

3 . Ионные диэлектрики, т . е .

т а к и е ,

которые построены

из

ионных

молекул .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Эта классификация удобна в том отношении, что

она

о б ъ е ­

диняет

диэлектрики с

одинаковым

типом

поляризации,

а

поэтому

с близкими

электрическими

свойствами .

 

 

 

 

 

 

 

 

§ 7 .

Классификация

диэлектриков

по

а г р е г а т н о м у

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

состоянию

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Диэлектриками могут

быть

тела в с е х

т р е х

агрегаТнък с о с т о ­

я н и й .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Все без

исключения

 

газы являются

диэлектриками .

Молекулы

г а з а

могут

быть

цростыми

(инертные г а з ы )

и сложными,

т . е .

с о ­

с т о я т ь

из

двух,

т р е х

и

большего

числа

а т о м о в . При

э т о м , в

з а ­

висимости

от

взаимного

расположения атомов, молекулы

г а з о в

м о ­

гут

быть неполярными или полярными.

 

 

 

 

ь

 

 

 

 

Нецолярными

газами

 

являются

все

инертные г а з ы ,

водород,

а з о т , углекислый

г а з ,

метан и

д р . К-полярным

г а з а м о т н о с я т с я

окись у г л е р о д а ,

в с е г а з ы

о р г а н и ч е с к о г о

происхождения

о

н е с и м -


 

 

 

 

 

 

-

25

-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

метрично построенными молекулами,

 

пары

многих

полярных жид­

к о с т е й ,

пары воды

и

т . д .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

'

Взаимодействие

между

молекулами

г а з а ,

к а к мы

знаем

из

молекулярно - кинетической

теории,

практически

о т с у т с т в у е т

и

при обычных

условивгх

они

двЕжутсй

независимо

д р у г

 

от

д р у г а .

ііидкие

диэлектрики могут

быть

Нейолярными и

нолярными.

К неполярным

жидким

днэяеА&ййм»

о т н о с я т с я

б е н з о л ,

толуол,

ксилол,

четы'реххлорйсгни

^ Х « # с д ,

 

сероуглерод

и

да.,

к п о ­

лярным

-

вода., нитрооейзолѵ -этиловый й

проннловнй

спирты,

 

хлороформ-, ацетон-, соляная *»6лот-а

и

 

д р . Взаимодействие

м о л е ­

кул ііедкост ей х а р а к т е р

их *ешго*о:гс> хао-т-ичеекоГо движения

сложнее, чей

у г а з о в .

Этот

вопрос

мы подробнее

рассмотрим

в

соответствующих параграфах-. Твердые

диэлектрики можно

р а з д е ­

л и т ь на

два

в и д а :

на

кристаллические

й

аморфные. В

з а в и с и ­

мости

от

химической

с в я з и

в

кристаллах

их, в

свою

очередь, д е ­

л я т на

следующие

типы:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1)

валентіще

(ковалѳ нтные

или

атомные

кристаллы).;

 

2)ионные кристаллы.;

3)молекулярные криоталяы-.

В

атомных 'кристаллах в

у з л а х кристаллической

решетки н а ­

х о д я т с я

атомы.

Связь гігекду

ними

осуществляется парой э л е к т р о ­

нов т а к ж е , к а к

в молекулах

при

ковалентной с в я з и .

Диэлектри ­

ч е с к и е

кристаллы э т о г о юша очень немногочисленны. К ним

о т ­

н о с я т с я

только алмаз

и с е р а .

 

В

у з л а х ионных

кристаллов находятся ионы.. Этот тип

т в е р ­

дых диэлектриков

представлен кристаллами различных модифика­

ции . Отличие

электрических свойств этих

диэлектриков д р у г от

друга п о м ы

быть

очень большим и зависит

оно от природы н о -


 

-

26

-

 

 

 

нов, типа кристаллической решетки, наличия

или

о т с у т с т в и я

ф а ­

зовых переходов

при изменении

температуры

и т . д . Поэтому

и о н ­

ные диэлектрики

могут иметь

малое значение

£

, большое

з н а ­

чение

£

и

аномально

высокое

значение

£

,

если они

я в л я ю т ­

ся с е г н е т о э л е к т р и к а м и .

В

молекулярных

к р и с т а л л а х

в у з л а х

р е ­

шетки

находятся

молекулы,

с в я з ь между которыми

осуществляется

силами Ван-дер - В а а л ь с а .

К молекулярным

кристаллам

о т н о с я т с я

твердые

а з о т ,

а р г о н , кислород,

неон

и

многие

органические

в е ­

щества .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Некоторые вещества с полярными молекулами,

в ч а с т н о с т и ,

вода,

пропиловый

и этиловый

спирты,

муравьиная,

у к с у с н а я ,

 

плавиковая и с о л я н а я кислоты, при замерзании образуют

м о л е к у ­

лярные полярные

кристаллы . Под действием электрического поля

дипольные молекулы способны

о р и е н т и р о в а т ь с я ,

т а к

к а к в

этих

веществах они имеют достаточную свободу вращения. Если

такой

свободы

н е т ,

то

кристаллы,

построенные

 

из

полярных молекул,

нѳ могут

относиться к

полярным.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В некоторых

молекулярных

к р и с т а л л а х ,

содержащих водород,

ыеяду

соседними

молекулами

могут осуществляться

водородные

с в я з и . Примером

молекулярного

кристалла

с

водородными

о в я з я -

ми я в л я е т с я л е д .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Органические диэлектрика могут быть неполярннми и

п о л я р ­

ными

и иметь

различные

физические и

химические свойства

( с м .

р и с . 2 ) .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

к


 

 

 

 

 

 

-

 

27

-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вопросы

к

разделу

2

 

 

 

 

 

 

.

I . Какие

тиіш

с в я з и

 

осуществляются

в

молекулах

 

диэлектриков?

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 .

Отчеію

зависит наличие собственного

электрического

момента

у молекул

диэлектриков?

 

 

 

 

 

 

 

 

3.

Привести примеры неполярных и полярных молекул и

значение

экспериментального

момента

д л я

последних .

 

 

4 .

Объясните,

почему

способность

п о л я р и з о в а т ь с я

 

я в л я е т с я

основным

свойством

диэлектриков,

а э л е к т р о п р о в о д ­

ность

-

основное

свойство

проводников .

 

 

 

 

 

5.

Оішшіте

в

общих

ч е р т а х

электрические с в о й с т в а

 

газообразных д и э л е к т р и к о в .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6.

Как классифицируются диэлектрики „по строению

молекула

 

7.

Приведите примеры жидких .диэлектриков.

 

 

 

0.

На каіше

вида

д е л я т

твердые

диэлектрики

по химиче­

ской

природе?

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9.

Перечислите,

на

какие типы

д е л я т с я

кристаллы

д и э л е к ­

триков и

какие

связи

между

частицами

в

них

осуществляются.

 

10. Могут ли твердые диэлектрики быть полярными?

 

Какие

с в о й с т в а

для

э т о г о

 

должны

иметь

молекулы,

находящиеся

в у з л а х

кристаллической

решетки?

 

 

 

 

 

 

I