Dielektrisyysvakio mitataan. Sähkövakio ja dielektrinen häviökulma

Dielektrisyysvakio- tämä on yksi tärkeimmistä eristeiden sähköisiä ominaisuuksia luonnehtivista parametreista. Toisin sanoen se määrittää, kuinka hyvä eriste tietty materiaali on.

Dielektrisyysvakion arvo osoittaa eristeessä olevan sähköisen induktion riippuvuuden siihen vaikuttavasta sähkökentän voimakkuudesta. Lisäksi sen arvo ei vaikuta pelkästään fyysiset ominaisuudet itse materiaali tai väliaine, mutta myös kentän taajuus. Pääsääntöisesti hakuteokset osoittavat staattisen tai matalataajuisen kentän mitatun arvon.

Dielektrisiä vakioita on kahta tyyppiä: absoluuttinen ja suhteellinen.

Suhteellinen dielektrisyysvakio osoittaa tutkittavan materiaalin eristysominaisuuksien (dielektristen) ominaisuuksien suhteen samanlaisiin tyhjiön ominaisuuksiin. Se luonnehtii aineen eristäviä ominaisuuksia kaasumaisessa, nestemäisessä tai kiinteässä tilassa. Toisin sanoen sitä voidaan soveltaa melkein kaikkiin eristeisiin. Suhteellisen dielektrisyysvakion arvo kaasumaisessa tilassa oleville aineille on pääsääntöisesti alueella 1. Nesteiden ja kiinteiden aineiden osalta se voi olla hyvin laajalla alueella - 2:sta melkein äärettömään.

Esimerkiksi suhteellinen dielektrisyysvakio raikasta vettä on yhtä suuri kuin 80 ja ferrosähköisillä - kymmeniä tai jopa satoja yksiköitä materiaalin ominaisuuksista riippuen.

Absoluuttinen dielektrisyysvakio on vakioarvo. Se luonnehtii tietyn aineen tai materiaalin eristäviä ominaisuuksia riippumatta sen sijainnista ja siihen vaikuttavista ulkoisista tekijöistä.

Käyttö

Dielektrisyysvakiota tai pikemminkin sen arvoja käytetään uusien elektronisten komponenttien, erityisesti kondensaattoreiden, kehittämisessä ja suunnittelussa. Komponentin tulevat mitat ja sähköiset ominaisuudet riippuvat sen arvosta. Tämä arvo otetaan huomioon myös kokonaisuutta kehitettäessä sähkökaaviot(etenkin suurtaajuuselektroniikassa) ja jopa

DIELEKTRIN VAKIO

Väliaineen dielektrisyysvakioε c on suure, joka kuvaa väliaineen vaikutusta sähkökenttien vuorovaikutusvoimiin. Erilaisia ​​ympäristöjä omistaa erilaisia ​​merkityksiäε c.

Tyhjiön absoluuttista dielektrisyysvakiota kutsutaan sähkövakioksi ε 0 =8,85 10 -12 f/m.

Väliaineen absoluuttisen dielektrisyysvakion suhdetta sähkövakioon kutsutaan suhteelliseksi dielektrisyysvakioksi

nuo. suhteellinen dielektrisyysvakio ε on arvo, joka osoittaa kuinka monta kertaa väliaineen absoluuttinen dielektrisyysvakio on suurempi kuin sähköinen vakio. Suurella ε ei ole ulottuvuutta.

pöytä 1

Eristysmateriaalien suhteellinen dielektrisyysvakio

Kuten taulukosta voidaan nähdä, useimmille eristeille ε = 1-10 ja riippuu vähän sähköolosuhteista ja ympäristön lämpötilasta .

On olemassa ryhmä dielektrisiä osia ferrosähköiset, jossa ε voi saavuttaa arvot jopa 10 000 ja ε riippuu vahvasti ulkoisesta kentästä ja lämpötilasta. Ferrosähköisiä aineita ovat bariumtitanaatti, lyijytitanaatti, Rochelle-suola jne.

Kontrollikysymykset

1. Mikä on alumiinin ja kuparin atomin rakenne?

2. Millä yksiköillä atomien ja niiden hiukkasten koot mitataan?

3. Mikä sähkövaraus elektroneilla on?

4. Miksi aineet ovat sähköisesti neutraaleja normaalitilassaan?

5. Mitä kutsutaan sähkökentällä ja miten se perinteisesti kuvataan?

6. Mistä sähkövarausten välinen vuorovaikutusvoima riippuu?

7. Miksi jotkin materiaalit ovat johtimia ja toiset eristeitä?

8. Mitkä materiaalit luokitellaan johtimiksi ja mitkä eristeiksi?

9. Kuinka voit ladata kehosi positiivisella sähköllä?

10. Mitä kutsutaan suhteelliseksi dielektrisyysvakioksi?

Sähköinen läpäisevyys

Sähköinen läpäisevyys on suure, joka kuvaa kondensaattorin levyjen väliin asetetun dielektrin kapasitanssia. Kuten tiedetään, litteän levykondensaattorin kapasitanssi riippuu levyjen pinta-alasta (kuin suurempi alue levyt, mitä suurempi kapasitanssi), levyjen välinen etäisyys tai eristeen paksuus (mitä paksumpi eriste, sitä pienempi kapasitanssi), sekä eristemateriaalilla, jonka ominaispiirre on sähköinen läpäisevyys.

Numeerisesti sähköinen permittiivisyys on yhtä suuri kuin kondensaattorin kapasitanssin suhde minkä tahansa saman ilmakondensaattorin eristeen kanssa. Kompaktien kondensaattoreiden luomiseksi on tarpeen käyttää eristeitä, joilla on korkea sähköinen permittiivisyys. Useimpien eristeiden sähköinen permittiivisyys on useita yksikköjä.

Tekniikassa on saatu eristeitä, joilla on korkea ja erittäin korkea sähköinen läpäisevyys. Niiden pääosa on rutiilia (titaanidioksidia).

Kuva 1. Väliaineen sähköinen läpäisevyys

Dielektrinen häviökulma

Artikkelissa "Dilectrics" tarkastelimme esimerkkejä eristeen sisällyttämisestä DC- ja DC-piireihin. vaihtovirta. Kävi ilmi, että todellisessa dielektrissä, kun ajettiin sisään sähkökenttä vaihtojännitteen tuottamana lämpöenergiaa vapautuu. Tässä tapauksessa absorboitua tehoa kutsutaan dielektrisiksi häviöiksi. Artikkelissa "Kapasitanssia sisältävä vaihtovirtapiiri" osoitetaan, että ideaalisessa eristeessä kapasitiivinen virta johtaa jännitettä alle 90° kulman. Todellisessa eristeessä kapasitiivinen virta johtaa jännitettä alle 90° kulman. Kulman pienenemiseen vaikuttaa vuotovirta, jota kutsutaan muuten johtovirraksi.

Eroa 90°:n ja jännitteen ja virran välisen siirtokulman välillä, joka kulkee piirissä todellisella eristeellä, kutsutaan dielektriseksi häviökulmaksi tai häviökulmaksi ja sitä merkitään δ (delta). Useammin itse kulma ei määritetä, vaan tämän kulman tangentti -tan δ.

On todettu, että dielektriset häviöt ovat verrannollisia jännitteen neliöön, vaihtovirran taajuuteen, kondensaattorin kapasitanssiin ja dielektrisen häviökulman tangenttiin.

Näin ollen mitä suurempi dielektrisen häviön tangentti, tan δ, mitä suurempi energiahäviö eristeessä, sitä huonompi dielektrinen materiaali. Materiaalit, joiden tg δ on suhteellisen suuri (luokkaa 0,08 - 0,1 tai enemmän), ovat huonoja eristeitä. Materiaalit, joilla on suhteellisen pieni tan δ (noin 0,0001), ovat hyviä eristeitä.

Dielektrisyysvakio dielektrisyysvakio

arvo ε, joka osoittaa kuinka monta kertaa kahden välinen vuorovaikutusvoima on sähkövaraukset väliaineessa on pienempi kuin tyhjiössä. Isotrooppisessa väliaineessa ε suhteutetaan dielektriseen susceptibiliteettiin χ suhteella: ε = 1 + 4π χ. Anisotrooppisen väliaineen dielektrisyysvakio on tensori. Dielektrisyysvakio riippuu kentän taajuudesta; vahvassa sähkökentät Dielektrisyysvakio alkaa riippua kentänvoimakkuudesta.

DIELEKTRIINEN JATKUVUUS, dimensioton suure e, joka osoittaa, kuinka monta kertaa sähkövarausten välinen vuorovaikutusvoima F tietyssä väliaineessa on pienempi kuin niiden vuorovaikutusvoima F o tyhjiössä:
e =F o /F.
Dielektrisyysvakio näyttää kuinka monta kertaa eriste vaimentaa kenttää (cm. DIELEKTRIKKEET), joka kuvaa kvantitatiivisesti eristeen ominaisuutta polarisoitua sähkökentässä.
Aineen suhteellisen dielektrisyysvakion arvo, joka kuvaa sen polarisaatioastetta, määräytyy polarisaatiomekanismien avulla. (cm. POLARISAATIO). Arvo riippuu kuitenkin pitkälti aggregaation tila aineita, koska tilasta toiseen siirtymisen aikana aineen tiheys, viskositeetti ja isotropia muuttuvat merkittävästi (cm. ISOTROPY).
Kaasujen dielektrisyysvakio
Kaasumaisille aineille on ominaista erittäin alhaiset tiheydet molekyylien välisten suurten etäisyyksien vuoksi. Tästä johtuen kaikkien kaasujen polarisaatio on merkityksetön ja niiden dielektrisyysvakio on lähellä yksikköä. Kaasun polarisaatio voi olla puhtaasti elektronista tai dipolia, jos kaasumolekyylit ovat polaarisia, mutta tässä tapauksessa elektroninen polarisaatio on ensisijaisen tärkeä. Eri kaasujen polarisaatio on sitä suurempi, mitä suurempi kaasumolekyylin säde on, ja se on numeerisesti lähellä tämän kaasun taitekertoimen neliötä.
Kaasun riippuvuus lämpötilasta ja paineesta määräytyy molekyylien lukumäärällä kaasun tilavuusyksikköä kohti, mikä on verrannollinen paineeseen ja kääntäen verrannollinen absoluuttiseen lämpötilaan.
Ilma sisään normaaleissa olosuhteissa e = 1,0006 ja hän lämpötilakerroin sen arvo on noin 2. 10-6 K-1.
Nestemäisten eristeiden dielektrisyysvakio
Nestemäiset dielektriset aineet voivat koostua ei-polaarisista tai polaarisista molekyyleistä. Ei-polaaristen nesteiden e-arvo määräytyy elektronisella polarisaatiolla, joten se on pieni, lähellä valon taittumisen neliön arvoa eikä yleensä ylitä arvoa 2,5. Polaarittoman nesteen e:n riippuvuus lämpötilasta liittyy molekyylien määrän vähenemiseen tilavuusyksikköä kohti, eli tiheyden pienenemiseen, ja sen lämpötilakerroin on lähellä nesteen tilavuuslaajenemisen lämpötilakerrointa, mutta eroaa merkistä.
Dipolimolekyylejä sisältävien nesteiden polarisaation määräävät samanaikaisesti elektroniset ja dipolirelaksaatiokomponentit. Tällaisilla nesteillä on korkeampi dielektrisyysvakio, mitä suurempi on dipolien sähkömomentti (cm. DIPOLI) ja millä suurempi määrä molekyylejä tilavuusyksikköä kohti. Lämpötilariippuvuus polaaristen nesteiden tapauksessa on monimutkainen luonne.
Kiinteiden eristeiden dielektrisyysvakio
SISÄÄN kiinteät aineet voi hyväksyä erilaisia numeerisia arvoja kiinteän eristeen monien rakenteellisten ominaisuuksien mukaisesti. Kiinteissä eristeissä kaikki polarisaatiotyypit ovat mahdollisia.
Pienin e:n arvo löytyy kiinteistä dielektrikistä, jotka koostuvat ei-polaarisista molekyyleistä ja joilla on vain elektroninen polarisaatio.
Kiinteät dielektriset aineet, jotka ovat ioniset kiteet tiheällä hiukkaspakkauksella, niillä on elektroniset ja ioniset polarisaatiot ja e-arvot, jotka ovat laajalla alueella (e vuorisuola - 6; e korundi - 10; e rutiili - 110; e kalsiumtitanaatti - 150) .
Erilaisten epäorgaanisten lasien e, joka lähestyy amorfisten eristeiden rakennetta, on suhteellisen kapealla alueella 4-20.
Polaarisilla orgaanisilla dielektreillä on dipolirelaksaatiopolarisaatio kiinteässä tilassa. Nämä materiaalit riippuvat suuressa määrin käytetyn jännitteen lämpötilasta ja taajuudesta noudattaen samoja lakeja kuin dipolinesteillä.

tietosanakirja. 2009 .

Katso, mitä "dielektrisyysvakio" on muissa sanakirjoissa:

Arvo e, joka osoittaa kuinka monta kertaa kahden sähkövarauksen välinen vuorovaikutusvoima väliaineessa on pienempi kuin tyhjiössä. Isotrooppisessa väliaineessa e liittyy dielektriseen suskeptiibiliteettiin suhteella: e = 1 + 4pc. Dielektrisyysvakio…… Suuri Ensyklopedinen sanakirja

Arvo e, joka kuvaa eristeiden polarisaatiota sähkön vaikutuksesta. kenttä E.D.p. sisältyy Coulombin lakiin suurena, joka osoittaa, kuinka monta kertaa kahden vapaan varauksen vuorovaikutusvoima eristeessä on pienempi kuin tyhjiössä. Heikkeneminen...... Fyysinen tietosanakirja

DIELEKTRIN JATKUVUUS, Arvo e, joka osoittaa kuinka monta kertaa kahden sähkövarauksen vuorovaikutusvoima väliaineessa on pienempi kuin tyhjiössä. E:n arvo vaihtelee suuresti: vety 1,00026, muuntajaöljy 2,24, ... ... Nykyaikainen tietosanakirja

- (nimitys e), fysiikassa yksi ominaisuuksista erilaisia ​​materiaaleja(katso DIELEKTRI). Se ilmaistaan ​​väliaineessa olevan SÄHKÖVIRTAUKSEN tiheyden suhteella sen aiheuttavan SÄHKÖKENTÄN intensiteettiin. Tyhjiön dielektrisyysvakio..... Tieteellinen ja tekninen tietosanakirja

dielektrisyysvakio- Aineen dielektrisiä ominaisuuksia kuvaava suure, isotrooppiselle aineelle skalaari ja anisotrooppiselle aineelle tensori, jonka tulo sähkökentän voimakkuudella on yhtä suuri kuin sähkösiirtymä. [GOST R 52002 2003]… … Teknisen kääntäjän opas

Dielektrisyysvakio- DIELEKTRIN JATKUVUUS, arvo e, joka osoittaa kuinka monta kertaa kahden sähkövarauksen vuorovaikutusvoima väliaineessa on pienempi kuin tyhjiössä. E:n arvo vaihtelee suuresti: vety 1,00026, muuntajaöljy 2,24, ... ... Kuvitettu tietosanakirja

Dielektrisyysvakio- aineen dielektrisiä ominaisuuksia kuvaava suure, isotrooppiselle aineelle skalaari ja anisotrooppiselle aineelle tensori, jonka tulo sähkökentän voimakkuudella on yhtä suuri kuin sähkösiirtymä... Lähde:... ... Virallinen terminologia

dielektrisyysvakio- absoluuttinen dielektrisyysvakio; ala dielektrisyysvakio Skalaarisuure, joka luonnehtii dielektrin sähköisiä ominaisuuksia, joka on yhtä suuri kuin sähkösiirtymän suuruuden suhde sähkökentän voimakkuuden suuruuteen ... Ammattikorkeakoulun terminologinen selittävä sanakirja

Absoluuttinen dielektrisyysvakio Suhteellinen dielektrisyysvakio Tyhjiödielektrisyysvakio ... Wikipedia

dielektrisyysvakio- dielektrinė skvarba statusas T sritis chemija apibrėžtis Elektrinio srauto tankio tiriamojoje medžiagoje ir elektrinio lauko stiprio santykis. atitikmenys: engl. dielektrisyysvakio; dielektrinen permittiivisyys; permittiivisyys rus. dielektrinen...... Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

Kirjat

• Materiaalien ominaisuudet. Anisotropia, symmetria, rakenne. Per. englannista , Newnham R.E. Tämä kirja on omistettu anisotropialle sekä materiaalien rakenteen ja niiden ominaisuuksien väliselle suhteelle. Se kattaa laajan valikoiman aiheita ja on eräänlainen johdantokurssi fysikaalisista ominaisuuksista...

Dielektrisyysvakio

Polarisaatioilmiö arvioidaan dielektrisyysvakion ε arvon perusteella. Parametria ε, joka kuvaa materiaalin kykyä muodostaa kapasitanssi, kutsutaan suhteelliseksi dielektrisyysvakioksi.

Sana "sukulainen" jätetään yleensä pois. On otettava huomioon, että eristysosan sähköinen kapasitanssi elektrodeilla, ts. kondensaattori riippuu geometrisista mitoista, elektrodien konfiguraatiosta ja tämän kondensaattorin dielektrisen materiaalin rakenteesta.

Tyhjiössä ε = 1, ja mikä tahansa eriste on aina suurempi kuin 1. Jos C0 - em-

luu, jonka levyjen välissä on mielivaltaisen muotoinen ja kokoinen tyhjiö ja C on samankokoisen ja -muotoisen kondensaattorin kapasitanssi, joka on täytetty dielektrisellä dielektrisellä vakiolla ε,

Merkitään C0:lla sähkövakio (F/m), yhtä suuri kuin

С0 = 8.854.10-12,

Etsitään absoluuttinen dielektrisyysvakio

ε’ = ε0 .ε.

Määritetään kapasitanssiarvot joillekin eristeiden muodoille.

Rinnakkaislevykondensaattorille

С = ε0 ε S/h = 8,854 1О-12 ε S/h.

missä S on elektrodin poikkileikkausala, m2;

h - elektrodien välinen etäisyys, m.

Käytännön merkitys dielektrisyysvakio on erittäin korkea. Se ei määritä vain materiaalin kykyä muodostaa säiliö, vaan se sisältyy myös useisiin perusyhtälöihin, jotka kuvaavat fyysisiä prosesseja virtaa eristeessä.

Kaasujen dielektrisyysvakio niiden alhaisesta tiheydestä johtuen (johtuen suurista molekyylien välisistä etäisyyksistä) on merkityksetön ja lähellä yksikköä. Yleensä kaasun polarisaatio on elektroninen tai dipoli, jos molekyylit ovat polaarisia. Mitä suurempi molekyylin säde on, sitä suurempi on kaasun ε. Kaasumolekyylien lukumäärän muutos kaasun tilavuusyksikköä kohti (n) lämpötilan ja paineen muutoksen myötä aiheuttaa muutoksen kaasun dielektrisyysvakiossa. Molekyylien lukumäärä N on verrannollinen paineeseen ja kääntäen verrannollinen absoluuttiseen lämpötilaan.

Kosteuden muuttuessa ilman dielektrisyysvakio muuttuu hieman suoraan suhteessa kosteuden muutokseen (huoneenlämpötilassa). Korkeissa lämpötiloissa kosteuden vaikutus lisääntyy merkittävästi. Dielektrisyysvakion lämpötilariippuvuutta luonnehtii lauseke

TK e = 1/e (de/dT).

Tällä lausekkeella voit laskea dielektrisyysvakion suhteellisen muutoksen lämpötilan muutoksella 1 0 K - ns. dielektrisyysvakion lämpötilakerroin TC.

Ei-polaarisen kaasun TC-arvo saadaan kaavasta

T K e = (e -1) / dT.

missä T on lämpötila. TO.

Nesteiden dielektrisyysvakio riippuu voimakkaasti niiden rakenteesta. Ei-polaaristen nesteiden ε-arvot ovat pieniä ja lähellä valon taitekertoimen n 2 neliötä. Teknisinä dielektrisinä aineina käytettävien polaaristen nesteiden dielektrisyysvakio vaihtelee välillä 3,5-5, mikä on huomattavasti korkeampi kuin ei-polaaristen nesteiden.

Näin ollen dipolimolekyylejä sisältävien nesteiden polarisaatio määräytyy samanaikaisesti elektronisilla jaa.

Erittäin polaarisille nesteille on ominaista korkea ε-arvo niiden korkean johtavuuden vuoksi. ε:n lämpötilariippuvuus dipolinesteissä on monimutkaisempi kuin neutraaleissa nesteissä.

Siksi klooratun bifenyylin (savol) ε taajuudella 50 Hz kasvaa nopeasti nesteen ja dipolin viskositeetin jyrkän laskun vuoksi.

molekyyleillä on aikaa orientoitua lämpötilan muutoksen jälkeen.

ε:n lasku johtuu kasvusta lämpöliike molekyylejä, mikä estää niiden suuntautumisen sähkökentän suuntaan.

Eristeet jaetaan neljään ryhmään polarisaation tyypin mukaan:

Ensimmäinen ryhmä on yksikoostumus, homogeeninen, puhdas, ilman lisäaineita, eristeet, joilla on pääasiassa elektroninen polarisaatio tai tiheä ionien pakkaus. Näitä ovat ei-polaariset ja heikosti polaariset kiinteät dielektriset aineet kiteisessä tai amorfisessa tilassa sekä ei-polaariset ja heikosti polaariset nesteet ja kaasut.

Toinen ryhmä ovat tekniset eristeet, joissa on elektroninen, ioninen ja samanaikaisesti dipolirelaksaatiopolarisaatio. Näitä ovat polaariset (dipoli) orgaaniset puolinestemäiset ja kiinteät aineet, kuten öljy-hartsiyhdisteet, selluloosa, epoksihartsit ja näistä aineista valmistetut komposiittimateriaalit.

Kolmas ryhmä ovat tekniset eristeet, joissa on ioni- ja elektronipolarisaatiot; dielektrit, joilla on elektroninen ja ioninen relaksaatiopolarisaatio, jaetaan kahteen alaryhmään. Ensimmäinen alaryhmä sisältää pääasiassa kiteisiä aineita ionien tiiviillä pakkauksella ε< 3,0.

Toiseen alaryhmään kuuluvat epäorgaaniset lasit ja lasifaasin sisältävät materiaalit sekä kiteiset aineet, joissa on löysä ionipakkaus.

Neljäs ryhmä koostuu ferrosähköistä, joilla on spontaaneja, elektronisia, ionisia, elektroni-ioni-relaksaatiopolarisaatioita, sekä migraatiota tai suurjännitettä komposiitti-, kompleksi- ja kerrosmateriaaleille.

4.Sähköeristysmateriaalien dielektriset häviöt. Dielektristen häviöiden tyypit.

Dielektriset häviöt ovat tehoa, joka hajoaa eristeessä, kun se altistuu sähkökentälle ja aiheuttaa eristeen kuumenemisen.

Dielektriikassa havaitaan häviöitä sekä vaihtojännitteellä että vakiojännitteellä, koska materiaalissa havaitaan johtavuudesta johtuva läpimenovirta. Vakiojännitteellä, kun jaksollista polarisaatiota ei ole, materiaalin laatua luonnehtivat, kuten edellä on osoitettu, ominaistilavuuden ja pintavastuksen arvoilla. Vaihtojännitteellä on tarpeen käyttää jotain muuta materiaalin laadun ominaisuutta, koska tässä tapauksessa läpivirtauksen lisäksi syntyy muita syitä, jotka aiheuttavat häviöitä dielektrissä.

Sähköeristysmateriaalin dielektriset häviöt voidaan karakterisoida tehohäviöllä tilavuusyksikköä kohti tai ominaishäviöillä; Useimmiten, jotta voidaan arvioida eristeen kykyä haihduttaa tehoa sähkökentässä, käytetään dielektristä häviökulmaa sekä tämän kulman tangenttia.

Riisi. 3-1. Varauksen riippuvuus jännitteestä lineaariselle dielektrille ilman häviöitä (a), häviöillä (b)

Dielektrinen häviökulma on kulma, joka täydentää 90°:ta vaihesiirto virran ja jännitteen välillä kapasitiivisessa piirissä. Ihanteelliselle eristeelle virtavektori tällaisessa piirissä johtaa jännitevektoria 90°, kun taas dielektrisen häviön kulma on nolla. Mitä suurempi eristeessä hajoaa teho, joka muuttuu lämmöksi, sitä pienempi on vaihesiirtokulma ja sitä suurempi kulma ja sen funktio tg.

Vaihtovirtateoriasta tiedetään, että aktiivinen teho

Ra = UI cos (3-1)

Ilmoitetaan sarja- ja rinnakkaispiirien tehot kapasitanssien Cs ja Cp sekä kulman avulla, joka on kulman komplementti 90° asti.

Sekvenssipiiriä varten meillä on lauseke (3-1) ja vastaava vektorikaavio

P a = (3-2)

tg = C s r s (3-3)

Rinnakkaispiirille

P a =UI a =U 2 C p tg (3-4)

tg = (3-5)

Yhdistämällä lausekkeet (3-2) ja (3-4) sekä (3-3) ja (3-5) löydämme Cp:n ja Cs:n sekä rp:n ja rs:n väliset suhteet.

Cp =Cs/1+tg2 (3-6)

r p = r s (1+ 1/tg 2 ) (3-7)

Laadukkaiden eristeiden tapauksessa voit jättää huomioimatta tg2:n arvon verrattuna yksikköön kaavassa (3-8) ja harkita Cp Cs C:tä. Dielektrissä hajotetun tehon lausekkeet ovat tässä tapauksessa samat molemmille piireille:

P a U 2 C tg (3-8)

missä Ra on aktiivinen teho, W; U - jännite, V; - kulmataajuus, s-1; C - kapasiteetti, F.

Resistanssi rr rinnakkaispiirissä, kuten lausekkeesta (3-7) seuraa, on monta kertaa suurempi kuin resistanssi rs. Spesifisten dielektristen häviöiden, eli eristeen tilavuusyksikköä kohti hävinneen tehon lauseke on muotoa:

(3-9)

jossa p - ominaishäviöt, W/m3; =2 - kulmataajuus, s-1, E - sähkökentän voimakkuus, V/m.

Itse asiassa kuution, jonka sivu on 1 m, vastakkaisten pintojen välinen kapasiteetti on

C1 = 0 r, johtavuuden reaktiivinen komponentti

(3-10)

aktiivinen komponentti

Kun jollain menetelmällä tietyllä taajuudella on määritetty tutkittavan dielektrisen vastaavan piirin parametrit (Cp ja rr tai Cs ja rs), ei yleensä voida pitää saatuja kapasitanssin ja resistanssin arvoja luontaisina annettu kondensaattori ja käyttää näitä tietoja tappiokulman laskemiseen toisella taajuudella. Tällainen laskelma voidaan tehdä vain, jos vastaavalla piirillä on tietty fyysinen perusta. Joten esimerkiksi jos tietylle eristeelle tiedetään, että häviöt siinä määräytyvät vain sähkönjohtavuudesta aiheutuvista häviöistä laajalla taajuusalueella, niin tällaisella eristeellä varustetun kondensaattorin häviökulma voidaan laskea mille tahansa taajuudelle. makaa tällä alueella

tg = 1/ Crp (3-12)

jossa C ja rp ovat vakiokapasitanssi ja resistanssi mitattuna tietyllä taajuudella.

Tällaisen kondensaattorin häviöt, kuten on helppo nähdä, eivät riipu taajuudesta:

Pa=U2/ rp (3-13)

päinvastoin, jos kondensaattorin häviöt määräytyvät pääasiassa syöttöjohtojen resistanssin sekä itse elektrodien resistanssin perusteella (esimerkiksi ohut hopeakerros), tällaisen kondensaattorin hajautettu teho kasvaa suhteessa taajuuden neliöön:

Pa=U2 C tg = U2 C Crs=U2 2C2rs (3-14)

Viimeisestä lauseesta voimme tehdä erittäin tärkeän käytännön johtopäätös: korkeilla taajuuksilla toimiville kondensaattoreilla tulee olla mahdollisimman pieni resistanssi sekä elektrodeissa että liitäntäjohtimissa ja siirtymäkoskettimissa.

Dielektriset häviöt voidaan jakaa ominaisuuksiensa ja fysikaalisen luonteensa mukaan neljään päätyyppiin:

1) polarisaatiosta johtuvat dielektriset häviöt;

2) läpivirtaussähkönjohtavuudesta johtuvat dielektriset häviöt;

dielektriset ionisaatiohäviöt;

dielektriset häviöt rakenteellisesta epähomogeenisuudesta.

Polarisaatiosta johtuvat dielektriset häviöt ovat erityisen selvästi havaittavissa relaksaatiopolarisaatiolla omaavissa aineissa: dipolirakenteisissa dielektrikissä ja ionirakenteisissa eristeissä, joissa ionipakkaus on löysä.

Relaksaatiodielektriset häviöt johtuvat hiukkasten lämpöliikkeen häiriöstä sähkökenttävoimien vaikutuksesta.

Ferrosähköisissä materiaaleissa havaitut dielektriset häviöt liittyvät spontaanin polarisaation ilmiöön. Siksi ferrosähköisten materiaalien häviöt ovat merkittäviä Curie-pisteen alapuolella olevissa lämpötiloissa, kun havaitaan spontaani polarisaatio. Curie-pisteen yläpuolella lämpötiloissa ferrosähköisten materiaalien häviöt pienenevät. Ferrosähköisen sähköisen ikääntymisen yhteydessä häviöt pienenevät hieman ajan myötä.

Polarisaatiosta aiheutuvat dielektriset häviöt sisältävät myös ns. resonanssihäviöt, joita esiintyy dielektrikissä korkeilla taajuuksilla. Tämän tyyppinen häviö havaitaan erityisen selvästi joissakin kaasuissa tiukasti määritellyllä taajuudella ja ilmaistaan ​​voimakkaana sähkökentän energian absorptiossa.

Resonanssihäviöt ovat mahdollisia myös kiinteissä aineissa, jos sähkökentän aiheuttamien pakkovärähtelyjen taajuus on sama kuin kiinteän aineen hiukkasten luonnollisen värähtelyn taajuus. Maksimin läsnäolo tg:n taajuusriippuvuudessa on myös ominaista resonanssihäviömekanismille, mutta tässä tapauksessa lämpötila ei vaikuta maksimin asemaan.

Sähkönjohtavuudesta johtuvia dielektrisiä häviöitä löytyy eristeistä, joilla on huomattava tilavuus- tai pintajohtavuus.

Dielektrisen häviön tangentti voidaan tässä tapauksessa laskea kaavalla

Tämän tyyppiset dielektriset häviöt eivät riipu kentän taajuudesta; tg pienenee taajuudella hyperbolisen lain mukaan.

Sähkönjohtavuudesta johtuvat dielektriset häviöt kasvavat lämpötilan myötä eksponentiaalisen lain mukaan

PaT=Aexp(-b/T) (3-16)

missä A, b ovat materiaalivakiot. Kaava (3-16) voidaan suunnilleen kirjoittaa uudelleen seuraavasti:

PaT=Pa0exp(t) (3-17)

jossa PaT - häviöt lämpötilassa t, °C; Pa0 - häviöt 0 °C:n lämpötilassa; - materiaalivakio.

Dielektrisen häviön tangentti vaihtelee lämpötilan mukaan saman lain mukaan, jota käytettiin approksimaatiossa lämpötilariippuvuus Ra, koska kapasitanssin lämpötilan muutos voidaan jättää huomiotta.

Ionisaatioeristyshäviöt ovat ominaisia ​​dielektreille ja kaasumaiselle olomuodolle; Ionisaatiohäviöt ilmenevät epätasaisissa sähkökentissä vahvuuksilla, jotka ylittävät tietyn kaasun ionisaation alkamista vastaavan arvon. Ionisaatiohäviöt voidaan laskea kaavalla

Pa.u=A1f(U-Ui)3 (3-18)

missä A1 - vakio kerroin; f - kenttätaajuus; U - syötetty jännite; Ui on jännite, joka vastaa ionisaation alkua.

Kaava (3-18) pätee, kun U > Ui ja tg:n lineaarinen riippuvuus E:stä. Ionisaatiojännite Ui riippuu paineesta, jossa kaasu sijaitsee, koska molekyylien iskuionisaation kehittyminen liittyy keskimääräiseen vapaaseen varauksenkuljettajien polku.

Rakenteellisen epähomogeenisuuden aiheuttamia dielektrisiä häviöitä havaitaan kerroseristeissä, kyllästetyssä paperissa ja kankaassa, täytetyissä muoveissa, huokoisessa keramiikassa mikaniitissa, mikalexissa jne.

Epähomogeenisten eristeiden rakenteen ja niiden sisältämien komponenttien ominaisuuksien monimuotoisuuden vuoksi ei ole olemassa yleinen kaava tämän tyyppisten dielektristen häviöiden laskeminen.