Поляризация диэлектриков. Диэлектрик в электрическом поле

Поляризация - это ограниченное смещение связанных зарядов или ориентация (поворот) дипольных молекул по отношению к действию внешнего электрического поля.

О явлениях, которые обусловлены поляризацией, можно судить по значениям относительной диэлектрической проницаемости e_r и угла (тангенса угла) диэлектрических потерь d (tgd).

Угол диэлектрических потерь характеризует поляризацию диэлектрика, которая связана с его нагревом.

Рисунок 6 – Образец твердого диэлектрика с поверхностным I_S и объемным I_V токами утечки

Если к образцу твердого диэлектрика приложить напряжение U, то через него будут протекать токи поверхностной I_S и объемной I_V утечек, приводящие к его нагреву.

= + .

Эти токи связаны с величинами удельной поверхностной g_S (имеет размерность в системе Си – См (сименс)) и удельной объемной g_V проводимостей твердого диэлектрика (имеет размерность в системе СИ – См/м (сименс, деленный на метр).

Удельные поверхностное r_S (Ом) и объемное r_V (Ом*м) сопротивления можно определить по формулам:

= ;

= .

Диэлектрик может находиться в длительной эксплуатации при значениях напряжения, которые меньше пробивных значений напряжения для него. Если же U³U_пр (U_пр- напряжение пробоя) наступит пробой диэлектрика, т.е. полная потеря им диэлектрических свойств.

Способность диэлектрика выдерживать разрушающие действие электрического поля, называется электрической прочностью диэлектрика .

,

где - толщина диэлектрика или расстояние между электродами.

С другой стороны, электрическая прочность диэлектрика – это максимальное значение напряженности электрического поля в момент пробоя. чаще всего измеряется в кВ/мм или МВ/м.