Строение_вещества Поляризация диэлектриков

Сентябрь 2, 2022

Главная
Алгебра
Строение_вещества Поляризация диэлектриков

Содержание

2. При конструировании изделий необходимо учитывать разноплановые характеристики материала: Механические характеристики (плотность и вес материала, прочность на
3. Цель дисциплины: Изучение основ строения материалов, физики явлений в проводниковых, полупроводниковых, диэлектрических и магнитных материалах; Получение
4. Литература по курсу ЭТМ: Богородицкий Н.П., Пасынков В.В., Тареев Б.Б. Электротехнические материалы. – Л.: Энергоатомиздат, 1985;
5. Лекция №1 Введение. Предмет и содержание курса. Классификация ЭТМ по свойствам и областям применения. Роль ЭТМ
6. Материал - это объект обладающий определенным составом, структурой и свойствами, є для выполнения определенных функций. Функции
7. ЭТМ - это раздел материаловедения, который занимается материалами для электротехники и энергетики, т.е. материалами, обладающими специф.
8. Диэлектрики - основные материалы для изоляции токоведущих частей электрооборудования. Они включают в себя такие типы электрической
9. Кремнийорганическая резина Стекло Фарфор
10. Классификация ЭТМ: Сильно магнитные Слабо магнитные (немагнитные) Проводниковые Полупроводниковые Диэлектрические
11. Общие сведения о строении вещества Основные элементарные частицами являются: Протоны Нейтроны Электроны Из них состоит атомное
12. Атом кислорода Одноатомные газы: He, Ne, Ar Двухатомные газы: O2, N2, H2, Cl2 Трехатомные газы: СO2
13. Виды химических связей: Ковалентная связь – связь, объединяющая несколько атомов в молекулу, что достигается за счет
14. Ковалентная связь Неполярная Полярная Молекулы, в которых центры одинаковых по величине положительных и отрицательных зарядов совпадают
15. Полярная молекула характеризируется дипольным моментом
16. Ионная связь - прочная химическая связь, образующаяся между атомами с большой разностью электроотрицательностей, при которой общая
17. Металлическая связь - Химическая связь, обусловленная наличием относи-тельно свободных электронов. Важнейшие свойства: высокая электро-высокая электро- и
18. Молекулярная связь - Такая связь существует в некоторых веществах между молекулами с ковалентными внутримолекулярными связями. Наблюдается
19. Поляризация диэлектриков
20. Поляризация – ограниченное смещение связанных зарядов или ориентация дипольных молекул. центры противоположных по знаку зарядов не
22. Под влиянием электрического поля связанные электрические заряды диэлектрика смещаются в направ-лении действующих на них сил и
23. Сегнетоэлектрик Линейные диэлектрики где Р- поляризованность; ; - электрическая постоянная - относительная диэлектрическая проницаемость
24. Электрическое поле внутри конденсатора Напряженность электрического поля: Поверхностная плотность заряда: Если известна напряженность однородного электрического поля,
25. Диэлектрик в поле конденсатора Заряд конденсатора Одной из важнейших характеристик диэлектрика является его относительная диэлектрическая проницаемость:
26. Основные виды поляризации диэлектриков Частицы диэлектрика, вызывающие поляризацию Упруго связанные частицы имеют одно положение равновесия, около
27. Упругие (деформационные) - поляризация под воздействием электрического поля практически мгновенная, вполне упругая, без рассеяния энергии, т.е.
28. Электронная поляризация Время установления ничтожно мало (около 10-15 с). Диэлектрическая проницаемость вещества с чисто электронной поляризацией
29. Электронная поляризация
30. Ионная поляризация наблюдается в кристаллических и аморфных телах ионного строения (кварц, слюда, асбест, стекло и т.п.)
31. Ионно-релаксационная поляризация имеет место в диэлектриках ионного строения (неорганические стекла и кристаллических с неплотной упаковкой ионов
32. Дипольно-релаксационная поляризация Наблюдается только в полярных диэлектриках (полихлоридфенил, канифоль). Заключается в том, что дипольные молекулы, находящиеся
33. Характер дипольно-релаксационной поляризации: Зависимость от частоты приложенного напряжения; Зависимость от температуры.
34. Электронно-релаксационная поляризация возникает вследствие возбуждения тепловой энергией избыточных (дефектных) электронов или дырок. Характерна для диэлектриков: с
35. Миграционная поляризация наблюдается в твердых диэлектриках с макроскопически неоднородной структурой (например, в слоистых материалах), а также
36. Спонтанная поляризация существует у сегнетоэлектриков. В таких веществах имеются отдельные области (домены), обладающие электрическим моментом в
37. Классификация диэлектриков по виду поляризации
38. Диэлектрическая проницаемость газов
39. Формула для определения концентрации частиц газа:
40. Диэлектрическая проницаемость для неполярных и слабополярных жидкостей Зависимость диэлектрической проницаемости от частоты для неполярных диэлектриков Неполярные
41. Полярные диэлектрики
42. Полярные диэлектрики
43. Полярные диэлектрики Диапазон изменения ДП – 3,5 – 5.
44. Твердые неполярные диэлектрики
46. Скачать презентацию

Слайд 2

При конструировании изделий необходимо учитывать разноплановые характеристики материала:
Механические характеристики
(плотность и

вес материала, прочность на сжатие, разрыв или изгиб);

Теплофизические характеристики
(теплопроводность, теплоемкость, нагревостойкость, теплостойкость и горючесть)

Электрофизические характеристики
(диэлектрическая проницаемость, электропроводность, электрическая прочность, трекингостойкость)

Физико-химические характеристики
химическая стойкость, влагопроницаемость

Слайд 3

Цель дисциплины:
Изучение основ строения материалов, физики явлений в проводниковых, полупроводниковых, диэлектрических

и магнитных материалах;
Получение знаний о технологии производства важнейших ЭТМ и их применение.

Слайд 4

Литература по курсу ЭТМ:
Богородицкий Н.П., Пасынков В.В., Тареев Б.Б. Электротехнические материалы.

– Л.: Энергоатомиздат, 1985;
Пасынков В.В., Сорокин В.С. Материалы электронной техники. Высшая школа, 2003;
Новиков Л.И. Методические указания к лабораторным занятиям №1-4 по курсу «Электротехнические материалы и материаловедение». Киров, ВятГТУ, 2003.

Слайд 5

Лекция №1
Введение. Предмет и содержание курса. Классификация ЭТМ по свойствам и

областям применения. Роль ЭТМ в развитии энергетики

Слайд 6

Материал - это объект обладающий определенным составом, структурой и свойствами, є

для выполнения определенных функций.

Функции материалов:
обеспечение протекания тока - проводн. мат.;
сохранение определенной формы при мех. нагрузках – конструкц. мат.;
обеспечение непротекания тока, изоляция - в диэлектрических мат.;
превращение электрической энергии в тепловую - в резистивных материалах.

Материаловедение - наука, занимающаяся изучением состава, структуры, свойств материалов, поведением материалов при различных воздействиях: тепловых, электрических, магнитных и т.д.

Слайд 7

ЭТМ - это раздел материаловедения, который занимается материалами для электротехники и

энергетики, т.е. материалами, обладающими специф. свойствами, необходимыми для:
конструирования;
производства;
эксплуатации ЭО.

Слайд 8

Диэлектрики - основные материалы для изоляции токоведущих частей электрооборудования. Они включают

в себя такие типы электрической изоляции, как:
Воздух в ЛЭП

Твердые диэлектрики в изоляторах воздушных линий

Масла в трансформаторах

Слайд 9

Кремнийорганическая
резина
Стекло
Фарфор

Слайд 10

Классификация ЭТМ:
Сильно магнитные
Слабо магнитные (немагнитные)
Проводниковые
Полупроводниковые
Диэлектрические

Слайд 11

Общие сведения о строении вещества
Основные элементарные частицами являются:
Протоны
Нейтроны
Электроны
Из них состоит атомное

ядро

Заполняют оболочку атома, компенсируя положительный заряд

Слайд 12

Атом кислорода
Одноатомные газы:
He, Ne, Ar
Двухатомные газы:
O2, N2, H2, Cl2
Трехатомные газы:
СO2
NH3
Четырехатомные газы:

Слайд 13

Виды химических связей:
Ковалентная связь – связь, объединяющая несколько атомов в молекулу,

что достигается за счет электронов, которые являются общими для атомов.

Образование связи

Ex.

Слайд 14

Ковалентная связь
Неполярная
Полярная
Молекулы, в которых центры одинаковых по величине положительных и

отрицательных зарядов совпадают

имеют простые веществаимеют простые вещества, например: О2, N2, Cl2.

центры противоположных по знаку зарядов не совпадают и находятся на некотором расстоянии друг от друга

Образуется между двумя различными неметаллами

Слайд 15

Полярная молекула характеризируется
дипольным моментом

Слайд 16

Ионная связь -
прочная химическая связь, образующаяся между атомами с большой

разностью электроотрицательностей, при которой общая электронная пара полностью переходит к атому с большей электроотрицательностью.

Характеризуется:
повышенной механической прочностью;
относительно высокой температурой плавления.

Слайд 17

Металлическая связь -
Химическая связь, обусловленная наличием относи-тельно свободных электронов.
Важнейшие

свойства:
высокая электро-высокая электро- и теплопроводность.
сочетание прочности с плаcтичностью, так как при смещении атомов друг относительно друга не происходит разрыв связей.

Характерна как для чистых металловХарактерна как для чистых металлов, так и их сплавовХарактерна как для чистых металлов, так и их сплавов и интерметаллических соединений.

Слайд 18

Молекулярная связь -
Такая связь существует в некоторых веществах между молекулами

с ковалентными внутримолекулярными связями. Наблюдается между молекулами некоторых веществ, например, у парафина, имеющих низкую температуру плавления, свидетельствующую о непрочности их кристаллической решетки.

Слайд 19

Поляризация диэлектриков

Слайд 20

Поляризация – ограниченное смещение связанных зарядов или ориентация дипольных молекул.
центры противоположных

по знаку зарядов не совпадают и находятся на некотором расстоянии друг от друга

Поляризация характеризуется:
значением диэлектрической проницаемости;
углом диэлектрических потерь.

если она сопровождается рассеянием энергии, т.е. нагревом

Слайд 21

Слайд 22

Под влиянием электрического поля связанные электрические заряды диэлектрика смещаются в направ-лении

действующих на них сил и тем больше, чем выше напря-женность поля

При снятии электрического поля заряды возвращаются в исходное состояние.

Слайд 23

Сегнетоэлектрик
Линейные диэлектрики
где Р- поляризованность;
;
- электрическая постоянная
- относительная диэлектрическая проницаемость

Слайд 24

Электрическое поле внутри конденсатора
Напряженность электрического поля:
Поверхностная плотность заряда:
Если известна напряженность

однородного электрического поля, то поверхностную плотность заряда можно определить из выражения:

Вектор электрического смещения:

Слайд 25

Диэлектрик в поле конденсатора
Заряд конденсатора
Одной из важнейших характеристик диэлектрика является его

относительная диэлектрическая проницаемость:

Относительная диэлектрическая проницаемость любого вещества больше единицы и равна единице только для вакуума.

Слайд 26

Основные виды поляризации диэлектриков
Частицы диэлектрика, вызывающие поляризацию
Упруго связанные частицы
имеют одно положение

равновесия, около которого они совершают тепловые колебания, и под действием приложенного поля они смещаются на небольшие расстояния: электроны смещаются в пределах атома (иона), атомы – в пределах молекулы, ионы – в пределах элементарной ячейки и т.д.

Слабо связанные частицы

имеют несколько положений равновесия, в которых они в отсутствии электрического поля могут находиться равновероятно. Переход слабосвязанных частиц из одного равновесного положения в другое осуществляется под действием флуктуаций теплового движения.

упругие (деформационные) виды поляризации

Релаксационные виды поляризации

Слайд 27

Упругие (деформационные) - поляризация под воздействием электрического поля практически мгновенная, вполне

упругая, без рассеяния энергии, т.е. без выделения теплоты;
Различают 2 вида деформационной поляризации:
электронная;
ионная.
Релаксационные - поляризация, совершаемая не мгновенно, а нарастающая или убывающая замедленно и сопровождаемая рассеянием энергии в диэлектрике, т.е. его нагреванием.
Различают:
Ионно-релаксационная поляризация;
Дипольно-релаксационная поляризация;
Электронно-релаксационная поляризация;
Миграционная поляризация;
Спонтанная поляризация.

Слайд 28

Электронная поляризация
Время установления ничтожно мало (около 10-15 с).
Диэлектрическая проницаемость вещества

с чисто электронной поляризацией численно равна показателю преломления света n.
Смещение и деформация электронных орбит атомов и ионов не зависит от температуры, однако ЭП вещества уменьшается с повышением температуры в связи с тепловым расширением диэлектрика и уменьшением числа частиц в единицу объема.

представляет собой упругое смещение и деформацию электронных оболочек атомов и ионов относительно ядра и имеет место во всех диэлектриках.

Особенности электронной поляризации:

Слайд 29

Электронная поляризация

Слайд 30

Ионная поляризация
наблюдается в кристаллических и аморфных телах ионного строения (кварц, слюда,

асбест, стекло и т.п.)

Заключается в смещении упруго связанных ионов под действием приложенного поля на расстояния, меньшие постоянной решетки, т.е. в упругой деформации решетки.

Характер ионной поляризации:

В этом виде поляризации принимают участия также слабо связанные и свободные ионы.
С повышением температуры она усиливается в результате ослабления упругих сил, действующих между ионами, из-за увеличения расстояния между ними при тепловом расширении.
Время установления около 10-13 с.

Слайд 31

Ионно-релаксационная поляризация
имеет место в диэлектриках ионного строения (неорганические стекла и кристаллических

с неплотной упаковкой ионов ( электротехническая керамика, асбесте, мраморе и т.п.).
Этот вид поляризации заключается в некотором упорядочении, вносимом электрическим полем в хаотический тепловой переброс слабо связанных ионов.

Слабо связанными ионами являются собственные ионы диэлектрика, находящиеся в узлах решетки вблизи вакансии.

Слайд 32

Дипольно-релаксационная поляризация
Наблюдается только в полярных диэлектриках (полихлоридфенил, канифоль).
Заключается в том, что

дипольные молекулы, находящиеся в хаотическом тепловом движении, частично ориентируются под действием поля, что и является причиной поляризации.

Слайд 33

Характер дипольно-релаксационной поляризации:
Зависимость от частоты приложенного напряжения;
Зависимость от температуры.

Слайд 34

Электронно-релаксационная поляризация
возникает вследствие возбуждения тепловой энергией избыточных (дефектных) электронов или дырок.

Характерна для диэлектриков:
с высоким показателем преломления;
большим внутренним полем и электронной электропро-водностью;
имеет высокое значение диэлектрической прони-цаемости.

Слайд 35

Миграционная поляризация
наблюдается в твердых диэлектриках с макроскопически неоднородной структурой (например, в

слоистых материалах), а также в диэлектриках, содержащих проводящие и полупроводящие включения (поры, заполненные влагой).

При внесении в электрическое поле диэлектрика, имеющего слоистое строение (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, которая и обуславливает миграционную поляризацию.

Особенности миграционной поляризации:

Протекает очень медленно;
Проявляется при постоянном напряжении и на низких частотах (до 0,5 кГц);
С увеличением частоты напряжения поляризуемость снижается;
Вызывает заметное увеличение ОДП материала и особенно ДП.

Слайд 36

Спонтанная поляризация
существует у сегнетоэлектриков. В таких веществах имеются отдельные области (домены),

обладающие электрическим моментом в отсутствии внешнего поля. Однако при этом ориентация электрических моментов в разных доменах различна. Наложение внешнего поля способствует преимущественно ориентации электрических моментов доменов в направлении поля, что дает эффект очень сильной поляризации. В отличие от других видов поляризации при некотором значении напряженности внешнего поля наступает насыщение, и дальнейшее усиление поля уже не вызывает возрастания интенсивности поляризации.

Слайд 37

Классификация диэлектриков по виду поляризации

Слайд 38

Диэлектрическая проницаемость газов

Слайд 39

Формула для определения концентрации частиц газа:

Слайд 40

Диэлектрическая проницаемость для неполярных и слабополярных жидкостей
Зависимость диэлектрической проницаемости от частоты

для неполярных диэлектриков

Неполярные диэлектрики

Слайд 41

Полярные диэлектрики

Слайд 42

Полярные диэлектрики

Слайд 43

Полярные диэлектрики

Диапазон изменения ДП – 3,5 – 5.

Слайд 44

Строение_вещества Поляризация диэлектриков

Содержание

При конструировании изделий необходимо учитывать разноплановые характеристики материала: Механические характеристики(плотность и

Цель дисциплины:Изучение основ строения материалов, физики явлений в проводниковых, полупроводниковых, диэлектрических

Литература по курсу ЭТМ:Богородицкий Н.П., Пасынков В.В., Тареев Б.Б. Электротехнические материалы.

Лекция №1Введение. Предмет и содержание курса. Классификация ЭТМ по свойствам и

Материал - это объект обладающий определенным составом, структурой и свойствами, є

ЭТМ - это раздел материаловедения, который занимается материалами для электротехники и

Диэлектрики - основные материалы для изоляции токоведущих частей электрооборудования. Они включают

Кремнийорганическая резинаСтеклоФарфор

Классификация ЭТМ:Сильно магнитные Слабо магнитные (немагнитные)ПроводниковыеПолупроводниковыеДиэлектрические

Общие сведения о строении веществаОсновные элементарные частицами являются:ПротоныНейтроныЭлектроныИз них состоит атомное

Атом кислородаОдноатомные газы:He, Ne, ArДвухатомные газы:O2, N2, H2, Cl2Трехатомные газы:СO2NH3Четырехатомные газы:

Виды химических связей:Ковалентная связь – связь, объединяющая несколько атомов в молекулу,

Ковалентная связь НеполярнаяПолярнаяМолекулы, в которых центры одинаковых по величине положительных и

Полярная молекула характеризируетсядипольным моментом

Ионная связь - прочная химическая связь, образующаяся между атомами с большой

Металлическая связь - Химическая связь, обусловленная наличием относи-тельно свободных электронов. Важнейшие

Молекулярная связь - Такая связь существует в некоторых веществах между молекулами

Поляризация диэлектриков

Поляризация – ограниченное смещение связанных зарядов или ориентация дипольных молекул.центры противоположных

Под влиянием электрического поля связанные электрические заряды диэлектрика смещаются в направ-лении

СегнетоэлектрикЛинейные диэлектрикигде Р- поляризованность;;- электрическая постоянная- относительная диэлектрическая проницаемость

Электрическое поле внутри конденсатора Напряженность электрического поля:Поверхностная плотность заряда:Если известна напряженность

Диэлектрик в поле конденсатораЗаряд конденсатораОдной из важнейших характеристик диэлектрика является его

Основные виды поляризации диэлектриковЧастицы диэлектрика, вызывающие поляризациюУпруго связанные частицыимеют одно положение

Упругие (деформационные) - поляризация под воздействием электрического поля практически мгновенная, вполне

Электронная поляризацияВремя установления ничтожно мало (около 10-15 с). Диэлектрическая проницаемость вещества

Электронная поляризация

Ионная поляризациянаблюдается в кристаллических и аморфных телах ионного строения (кварц, слюда,

Ионно-релаксационная поляризацияимеет место в диэлектриках ионного строения (неорганические стекла и кристаллических

Дипольно-релаксационная поляризацияНаблюдается только в полярных диэлектриках (полихлоридфенил, канифоль).Заключается в том, что

Характер дипольно-релаксационной поляризации:Зависимость от частоты приложенного напряжения;Зависимость от температуры.

Электронно-релаксационная поляризациявозникает вследствие возбуждения тепловой энергией избыточных (дефектных) электронов или дырок.

Миграционная поляризациянаблюдается в твердых диэлектриках с макроскопически неоднородной структурой (например, в

Спонтанная поляризациясуществует у сегнетоэлектриков. В таких веществах имеются отдельные области (домены),

Классификация диэлектриков по виду поляризации

Диэлектрическая проницаемость газов

Формула для определения концентрации частиц газа:

Диэлектрическая проницаемость для неполярных и слабополярных жидкостейЗависимость диэлектрической проницаемости от частоты

Полярные диэлектрики

Полярные диэлектрики

Полярные диэлектрики Диапазон изменения ДП – 3,5 – 5.

Твердые неполярные диэлектрики

Похожие презентации

При конструировании изделий необходимо учитывать разноплановые характеристики материала:
Механические характеристики
(плотность и

Цель дисциплины:
Изучение основ строения материалов, физики явлений в проводниковых, полупроводниковых, диэлектрических

Литература по курсу ЭТМ:
Богородицкий Н.П., Пасынков В.В., Тареев Б.Б. Электротехнические материалы.

Лекция №1
Введение. Предмет и содержание курса. Классификация ЭТМ по свойствам и

Кремнийорганическая
резина
Стекло
Фарфор

Классификация ЭТМ:
Сильно магнитные
Слабо магнитные (немагнитные)
Проводниковые
Полупроводниковые
Диэлектрические

Общие сведения о строении вещества
Основные элементарные частицами являются:
Протоны
Нейтроны
Электроны
Из них состоит атомное

Атом кислорода
Одноатомные газы:
He, Ne, Ar
Двухатомные газы:
O2, N2, H2, Cl2
Трехатомные газы:
СO2
NH3
Четырехатомные газы:

Виды химических связей:
Ковалентная связь – связь, объединяющая несколько атомов в молекулу,

Ковалентная связь
Неполярная
Полярная
Молекулы, в которых центры одинаковых по величине положительных и

Полярная молекула характеризируется
дипольным моментом

Ионная связь -
прочная химическая связь, образующаяся между атомами с большой

Металлическая связь -
Химическая связь, обусловленная наличием относи-тельно свободных электронов.
Важнейшие

Молекулярная связь -
Такая связь существует в некоторых веществах между молекулами

Поляризация – ограниченное смещение связанных зарядов или ориентация дипольных молекул.
центры противоположных

Сегнетоэлектрик
Линейные диэлектрики
где Р- поляризованность;
;
- электрическая постоянная
- относительная диэлектрическая проницаемость

Электрическое поле внутри конденсатора
Напряженность электрического поля:
Поверхностная плотность заряда:
Если известна напряженность

Диэлектрик в поле конденсатора
Заряд конденсатора
Одной из важнейших характеристик диэлектрика является его

Основные виды поляризации диэлектриков
Частицы диэлектрика, вызывающие поляризацию
Упруго связанные частицы
имеют одно положение

Электронная поляризация
Время установления ничтожно мало (около 10-15 с).
Диэлектрическая проницаемость вещества

Ионная поляризация
наблюдается в кристаллических и аморфных телах ионного строения (кварц, слюда,

Ионно-релаксационная поляризация
имеет место в диэлектриках ионного строения (неорганические стекла и кристаллических

Дипольно-релаксационная поляризация
Наблюдается только в полярных диэлектриках (полихлоридфенил, канифоль).
Заключается в том, что

Характер дипольно-релаксационной поляризации:
Зависимость от частоты приложенного напряжения;
Зависимость от температуры.

Электронно-релаксационная поляризация
возникает вследствие возбуждения тепловой энергией избыточных (дефектных) электронов или дырок.

Миграционная поляризация
наблюдается в твердых диэлектриках с макроскопически неоднородной структурой (например, в

Спонтанная поляризация
существует у сегнетоэлектриков. В таких веществах имеются отдельные области (домены),

Диэлектрическая проницаемость для неполярных и слабополярных жидкостей
Зависимость диэлектрической проницаемости от частоты

Полярные диэлектрики

Диапазон изменения ДП – 3,5 – 5.