Поворот - диполя
Cтраница 3
При воздействии внешнего электростатического поля в неполярном диэлектрике происходит процесс поляризации и диэлектрического смещения зарядов. В полярном диэлектрике в тех же условиях происходит процесс взаимодействия внешнего и внутреннего полей, ориентация и поворот диполей и дополнительная поляризация вещества. [31]
Явление изменения диэлектрической проницаемости с изменением частоты электрического поля известно как диэлектрическая дисперсия. Из сказанного ранее следует, что критические частоты, при которых диэлектрическая проницаемость D претерпевает изменение, связаны со скоростью поворота диполей. Эту скорость обычно выражают через время релаксации т, определяющееся следующим образом. Предположим, что имеется статическое электрическое поле с определенным равновесным распределением. Предположим, что происходит какое-то мгновенное изменение поля. [33]
В диэлектриках практически нет свободных зарядов, способных перемещаться под действием поля. Механизм электризации диэлектриков называется поляризацией и заключается в перераспределении под действием поля зарядов внутри нейтральных атомов и молекул либо в поворотах диполей в полярных диэлектриках. [34]
Описанные выше картины поляризации являются основными для всех изолирующих веществ: газообразных, жидких и твердых. В жидких и твердых диэлектриках, в которых средние расстояния между молекулами меньше, чем в газах, явление поляризации усложняется, так как кроме смещения центра орбиты электронов относительно ядра или поворота полярных диполей наблюдается еще взаимодействие между молекулами. [35]
Органические полярные диэлектрики имеют дипольно-релаксацион-ную поляризацию, которая связана с наличием в звеньях цепей полимера полярных радикалов ( гидроксильных, карбоксильных, галоидных и др.) при несимметричном их расположении в цепи полимера. Эта поляризация в твердом диэлектрике, так же как и в жидкостях, связана с тепловым движением, но ориентация диполей здесь происходит в меньшей мере, не всей молекулы, а только ее радикалов, так как поворот диполей ограничивается высокой вязкостью полимера, превосходящей вязкость мономеров или олигомеров в десятки тысяч и миллионы раз. Диэлектрическая проницаемость твердых полярных полимеров, так же как и полярных мономеров и олигомеров, зависит от частоты и температуры, но максимум выражен тем меньше, чем больше, жесткость материала, чем выше его вязкость в одном и том же интервале температур и частот. [36]
 |
Схемы электронной ( а, ионной ( б и довольно-релаксационной ( в поляризаций. [37] |
Диполъно-релаксационная поляризация ( рис. 18.22, б) проявляется в полярных диэлектриках. Повороты диполей при наложении поля и возвращение их к неупорядоченному состоянию после его снятия требуют преодоления некоторого сопротивления молекулярных сил. Эта поляризация появляется и исчезает значительно медленнее электронной или ионной поляризации. [38]
При небольшой напряженности поля происходит лишь поворот диполей на некоторый угол в направлении поля, определяемый равновесием между действием электрического поля и эффектом от теплового движения. С возрастанием напряженности поля поворот молекул И соответственно степень поляризации возрастают. [39]
Допустим, что в мембране имеется N ячеек, каждая из которых содержит молекулу или группу молекул ( активирующую частицу, способную находиться в состоянии) А или В. Предположим, что переходы А ч В связаны с совершением работы в электрическом поле. Такие переходы могут состоять в перемещении заряженной молекулы, в поворотах диполей или в конформационном превращении макромолекулы, приводящем к одновременному перемещению нескольких зарядов. В состоянии В активирующая частица обладает такой структурой или положением, что способствует прохождению иона Na через мембрану. Перенос Na лимитируется числом частиц в состоянии В. [40]
Поляризация, связанная с поворотом диполей в диэлектрике, называется дипольной поляризацией. Диэлектрики, в которых проявляется дипольная поляризация, называются полярными, или д и п о л ь н ы м и. Дипольная поляризация связана с потерями энергии, затрачиваемой на преодоление внутреннего трения при повороте диполей, и происходит не мгновенно, а в течение определенного времени. [41]
Подчеркнем, что вращение молекул обусловлено тепловым движением. Поле лишь незначительно изменяет вероятности поворота диполей из одного положения равновесия в другое. Так как число молекул в единице объема жидкости очень велико, то даже малые изменения вероятностей поворота диполей приводят к заметной поляризации диэлектрика. [42]
 |
Зависимость tg. пиралена 1476 ( полихлор дифенила от температуры при частоте 50 гц [ Л. 2 - 1. J Температура застывания пи-ралена-1476 около 12 С. [43] |
При значительном увеличении частоты направление поля настолько быстро меняется, что за каждый полупериод диполи не успевают ориентироваться в направлении поля. В связи с этим дальнейшего роста диэлектрических потерь не происходит. Все же определенные потери имеются, так как число перемен поля в 1 сек велико и суммарный эффект начальных поворотов диполей проявляется. [44]
Релаксационные диэлектрические потери, которые происходят вследствие явления последействия из-за замедленной поляризации диэлектрика, являются наиболее существенными диэлектрическими потерями. Зависимость tg б дшюлыюго диэлектрика от частоты показывает наличие диполыюго максимума. Максимальный угол поворота диполей при ориентации под действием поля получается при частоте, соответствующей определенному времени релаксации диполя. [45]
Страницы: 1 2 3 4