Диэлектрические потери. 
Диэлектрические потери

Комплексная цель

Изучить механизмы диэлектрических потерь. Установить связь между диэлектрическими потерями и процессом поляризации диэлектрика. Обосновать необходимость введения комплексной диэлектрической проницаемости и для описания потерь в диэлектриках. Вывести формулу Дебая для. Рассмотреть температурные и частотные зависимости и .

Диэлектрические потери

диэлектрический потеря поляризация Диэлектрические потери — та часть полной электрической энергии, подводимой к конденсатору с диэлектриком, которая превращается в тепло. Диэлектрические потери определяются при воздействии переменного электрического поля. Постоянное поле также ведет к выделению тепла, но этот процесс связан только с прохождением сквозного тока, а он мал даже при больших полях. Потери растут с ростом частоты внешнего поля. Величина потерь определяется как механизмами поляризации, так и дефектностью образца. Механизмы диэлектрических потерь можно понять при изучении динамических свойств различных процессов, характеризующих поляризацию диэлектриков. Среди этих процессов выделяются «быстрые» (упругие) и «медленные» (релаксационные) процессы. Если на конденсатор с диэлектриком подать длинный импульс электрического поля, то ток, проходящий через конденсатор, будет иметь вид, приведенный на рисунке 6.1. Во временной зависимости плотности тока можно выделить, по крайней мере, три области. Первая из них отвечает установлению «быстрых» процессов поляризации, вторая — «медленных» и, наконец, третья область — это ток проводимости. Зависимость используется для обсуждения диэлектрических потерь. Видно, что при изменении частоты внешнего поля, вклад различных процессов поляризации будет меняться: при низких частотах ток через конденсатор, в основном, определяется релаксационной поляризацией 2, а при высокихэтот тип поляризации выключается и остаются только упругие процессы.

При сильных воздействиях вклад в диэлектрические потери могут дать процессы, не связанные с установлением поляризации. Это, например, ионизация газов в порах материала, старение диэлектрика, активизация дефектов. Чем меньше диэлектрические потери, тем выше оценивается качество диэлектрика, т.к. в этом случае снижается вероятность электрического пробоя диэлектрика, увеличивается срок службы изделия. Изучение диэлектрических потерь и их зависимость от различных факторов представляет значительный интерес для современной техники, в которой используются активные материалы.