Билет №1, 3 (Ответы на экзамен 2), страница 2

Маграционная поляризация наблюдается в твердых диэлектриках с макроскопически неоднородной структурой (например, в слоистых материалах), а также в диэлектриках, содержащих проводящие и полупроводящие включения (например, поры, заполненные влагой). При внесении в электрическое поле диэлектрика, имеющего слоистое строение (например, гетинакс, текстолит), в результате разной электропроводности различных слоев, на границе их раздела и в приэлектродных объемах, начнут накапливаться заряды медленно движущихся ионов, и возникнет межслойная поляризация.

Рис. 2.11. Модель миграционной поляризации

Аналогичная картина имеет место в поликристаллических телах, когда на гра­ницах кристаллитов (зерен) образуются пространственные заряды (рис. 2.11). Перемещение электронов и ионов в пределах каждого проводящего и полупроводящего включения под действием прило­женного поля образует большие поляризационные области. Межслойная поляризация и образовавшиеся поляризационные области и обусловливают миграционную поляризацию.

У миграционной поляризуемости α м время релаксации τ до­вольно большое, поэтому соответствующая ей поляризация прояв­ляется на весьма низких частотах (до 0,5 кГц) и вызывает у мате­риала увеличение диэлектрической проницаемости и особенно диэлектрических потерь tgδ. С уменьшением частоты напряжения, а также с увеличением температуры αм возрастает. Увлажнение ди­электрика приводит к существенному возрастанию его емкости на низких частотах (например, 2 Гц) в результате возникновения и роста миграционной поляризации. Путем измерения значений ем­кости электроизоляционных конструкций на различных частотах (или при различных температурах) можно определить степень их увлажнения.

Электронно-релаксационная поляризация возникает за счет возбужденных тепловой энергией избыточных электронов или дырок, расположенных на дефектах. В некоторых диэлектриках электроны спо­собны перемещаться вблизи дефектов (с которыми они связаны) на расстояния, равные одному или нескольким межатомным расстоя­ниям. Этот вид поляризации обычно наблюдается в диэлектриках с большим внутренним полем и электронной проводимостью (например, у многих видов титаносодержащей керамики). У диэлектриков с электронно-релаксационной поляризуемостью αэр и соответствующим видом поляризации диэлектрическая проницаемость обычно имеет высокое значение, которое уменьшается с увеличением частоты напряжения. На температурной зависимости проявляется максимум.

Самопроизвольная (спонтанная) поляризация существует только в нелинейных диэлектриках — сегнетоэлектриках.

Резонансная поляризация наблюдается в диэлектриках в области СВЧ и оптических частот, когда частота приложенного поля совпа­дает с одной из частот собственных колебаний молекул, атомов, образующих молекулы, их валентных электронов. При резонансе сильно возрастает поглощение энергии, распространяемой электро­магнитной волной. Резонансная поляризация имеет большое значе­ние для теории и практики распространения радиоволн в диапазоне СВЧ и оптических частот. В результате резонансной поляриза­ции молекул кислорода и водяных паров на некоторых дискрет­ных частотах в области от 10¹⁰ до 10¹⁵ Гц наблюдается сильное зату­хание распространяющейся радиоволны вследствие поглощения ее энергии.