* Данный текст распознан в автоматическом режиме, поэтому может содержать ошибки

1183 ДИЭЛЕКТРИКИ 1184 9 D, определяемый равенством Т> = ъЕ, где е — диэлек­ трич. проницаемость, а Е — напряженность элек­ трич. поля, наз. электрич. смещением. Можно пока­ зать, что Т> = Е - f 4л_Р, где I* — поляризация Д. Когда под действием электрич. поля смещаются за­ ряды внутри атома или молекулы, то атомы и моле­ кулы превращаются в диполи. Диполи обладают диполъным моментом, к-рый равен произведению е • г, где е— заряд, г — расстояние между зарядами (или центрами зарядов). Если заряды связаны упру­ гими силами, противодействующими смещению, то дипольный момент пропорционален полю т = сШ, где а носит название поляризуемости атома или моле­ кулы. Многие Д., однако, состоят из молекул, к-рые сами являются диполями и без наложения электрич. поля. В этом случае поле ориентирует молекулярные диполи, в результате чего электрич. момент объема Д. становится отличным от нуля. Различают три основных типа поляризации: поляри­ зация электронного смещения, ионная поляризация и дипольная поляризация. Э л е к т р о н н а я по­ ляризация обусловлена смещением электрон­ ных оболочек относительно положительных ядер. Поляризацией этого типа обладают все вещества. Нек-рые вещества (напр., алмаз, инертные газы, кис­ лород и др.) имеют только электронную поляризацию. В области радиочастот, включая сантиметровые волны, диэлектрич. проницаемость этого класса веществ не зависит от частоты. С увеличением темп-ры е слабо уменьшается. И о н н а я п о л я р и з а ц и я вызы­ вается смещением положительных и отрицательных ионов относительно своих положений равновесия. Ионной поляризацией обладают ионные кристаллы, такие, как галогениды щелочных металлов, рутил, титанаты нек-рых металлов, напр. кальция, магния, цинка. Диэлектрич. проницаемость ионных кристал­ лов может быть велика (е титаната кальция равна 150) и не изменяется с частотой в диапазоне радио­ частот. Д и п о л ь н о й п о л я р и з а ц и е й , к-рую называют также релаксационной, обладают Д., в со­ став к-рых входят молекулярные диполи. В отсут­ ствии поля дипольные молекулы распределены хаоти­ чески; они участвуют лишь в тепловом движении и обладают энергией кТ. При наложении поля диполи, взаимодействуя с полем, приобретают нек-рую пре­ имущественную ориентацию вдоль направления поля и Д. поляризуется. В этом случае поляризация, а следовательно диэлектрич. проницаемость зависят от темп-ры. Эффективная диэлектрич. поляризуе­ мость, рассчитанная на молекулу, равна 1 /ЗкТ, где ц, — электрич. момент молекулярного диполя. Дипольной поляризацией обладают многие органич. жидкости (спирты, производные бензола), вода, неко­ торые полимеры и, в определенном диапазоне темп-р, дипольные кристаллы (папр., твердая HG1). Диполь­ ной поляризацией обладают также нек-рые ионные кристаллы. Электрич. поле, действующее на молекулу впутри Д., отличается от среднего макроскопического. В наиболее простом случае неполярных жидкостей и газов и кубич. двухатомных кристаллов это локальное поле определяется уравнением: Е = ? -^-пР, где -Е? р. — среднее макроскопическое поле. В этом случае связь между диэлектрич. проницае2 с р С где со = 2л/, / — частота приложенного напряжения, С — емкость данного образца, С фф. — эффективное значение приложенного напряжения, tg6 — отно­ шение активной составляющей тока в Д. к реактив­ ной. В технике за величину, характеризующую по­ тери, принимают не абсолютное значение этих потерь, а значение tg6, к-рому они пропорциональны. Для однородных Д. с электронной и ионной поляриза­ цией tg6 изменяется обратно пропорционально ча­ стоте приложенного поля и увеличивается с увели­ чением темп-ры. В случае наличия дипольной поля­ ризации зависимость tg6 от частоты, а также от тем­ пературы, имеет максимум. При комнатной темп-ре и звуковых и радиочастотах значение tg6 для наиболее распространенных Д. лежит в пределах Каждый Д. имеет нек-рую, хотя иногда и весьма малую, электропроводность (проводимость). Носите­ лями заряда в Д. могут быть как электроны, так и ионы. Большинство Д., применяемых в технике, обла­ дает ионной электропроводностью. Величиной, харак­ теризующей электропроводность Д., является удель­ ная объемная проводимость — проводимость куба из Д. с длиной ребра в 1 см при наложении поля па­ раллельно ребру. Электропроводность газов обусло­ влена ионизацией атомов под влиянием ионизирую­ щих облучений. В обычных условиях проводимость газов очень мала. Однако при высоких напряжениях начинается ударная ионизация и проводимость резко возрастает (газовый разряд). Носителями тока в диэлектрич. жидкостях являются ионы, а также более крупные коллоидные частицы, к-рые, как известно, несут на себе заряд. Ионная электропроводность жидкостей делится на два класса: собственная и примесная. Присутствие примесей очень сильно увеличивает проводимость жидкостей. Так, напр., удельная проводимость промышленного трансформаторного масла равна 0,5 • 10~ ом~ &• см& , в то время как проводимость того же масла после тщательной очистки равна 0,5 • 10~ ом" • см" . И собственная и примесная электропроводности обус­ ловлены диссоциацией молекул на ионы. Неполярные жидкости слабо диссоциированы, собственная электро­ проводность их мала и общая электропроводность определяется гл. обр. примесями. Непосредственно из измерений разделить собственную и примесную электропроводность невозможно. Р1онная электропроводность жидкостей сильно зави­ сит от темп-ры. Если электропроводность обусловлена движением ионов одного типа, то зависимость выра­ жается формулой: Y Yo P(—Uo/kT), где у — про­ водимость, U — энергия сцепления иона с молеку­ лами жидкости, Т— абсолютная темп-ра, у — о ФФ-, постоянный для данной жидкости, слабо зависящий от температуры, к — постоянная Больцмана. Ионная электропроводность жидкостей связана с ее вязкостью экспериментально установленным законом Вальдена, согласно к-рому произведение электропроводности жидкости на ее вязкость не зависит от темп-ры. Теоре­ тич. вывод закона Вальдена приводит к выражению 12 г 1 15 1 1 = ex 0 к э 0 ТП = А е х Р К Тт ) ? — 1 с 9 4Т1 мостью и поляризуемостью имеет вид: ^_ = ^ па (ур-ние Клаузиуса—Моссоти), где п — число частиц в единице объема. При наложении переменного электрич. поля в Д. имеют место потери энергии, связанные с процессами поляризации. Потери энергии в образце Д. выра­ жаются формулой: где у — проводимость, ц — вязкость жидкости, U nU — энергии связи между ионом и молекулой жидкости и между молекулами "жидкости соответ­ ственно, А — коэфф. постоянный для данной жид­ кости, зависимость к-рого от темп-ры определяется зависимостью степени диссоциации от темп-ры. Т. обр., закон Вальдена должен оправдываться, если U —U . В действительности закон Вальдена плохо выпол­ няется для жидкостей с ярко выраженной примесной электропроводностью и слабополярных, где связь 1 2 1 2