Поляризация - ионное смещение
Cтраница 2
Электрические свойства полимеров в переменных полях определяются процессом установления поляризации во времени. Движение электронов, ионов, диполей и более сложных заряженных частиц во внешнем электрическом поле сопровождается изменением взаимодействий этих заряженных частиц, приводящим к рассеянию энергии внешнего поля в диэлектрике. С процессом установления поляризации электронного и ионного смещения связаны так называемые резонансные диэлектрические потери. Для процесса установления дипольной поляризации, а также поляризации, определяемой слабосвязанными ионами, характерны релаксационные диэлектрические потери. [16]
 |
Элементарная ячейка кристалла хлористого цезия CsCl. [17] |
В электрическом поле на каждую из простых решеток действуют различные по модулю и направлению силы и решетки смещаются по отношению друг к другу. Вследствие этого в некоторых кристаллах может возникнуть электрический момент. Этот тип поляризации называют поляризацией ионного смещения или просто ионной поляризацией. [18]
Неупругий характер перемещения ионов при ионно-релаксационной поляризации связан с необратимым поглощением энергии, следовательно, с увеличением tg 8, с увеличением мощности диэлектрических потерь. Интенсивность ионно-релаксационной поляризации зависит от частоты. Вследствие образования добавочных зарядов за счет переброса ионов, частиц со сравнительной большой массой, на довольно большие расстояния время установления ионно-релаксационной поляризации по сравнению с установлением поляризации упругого ионного смещения велико и различно для разных диэлектриков. Тем не менее она наблюдается вплоть до сверхвысоких радиочастот. Зависимость диэлектрической проницаемости и tg 6, обусловленных ионно-релаксационной поляризацией, от частоты в принципе объясняется так же, как и в случае ди-польной поляризации. При малых частотах tg б оказывается небольшим из-за малого числа переформирований зарядов по направлению электрического поля; при достаточно больших частотах переформирование зарядов начинает отставать от изменений направления электрического поля. [19]
В ионных кристаллах с рыхлой структурой, с так называемой неплотной упаковкой частиц, когда расстояния между ионами в узлах кристаллической решетки велики по сравнению с радиусами самих ионов, смещение последних может быть довольно велико. При этом возникают значительные суммарные электрические моменты в единице объема, наблюдается значительное возрастание емкости. Следовательно, такой диэлектрик будет иметь диэлектрическую проницаемость, намного превосходящую ее значение, обусловленное одной электронной поляризацией. Позднее им же были получены керамические материалы, у которых вследствие интенсивной поляризации ионного смещения диэлектрическая проницаемость имеет еще большие значения. Такие материалы представляют большой интерес для практики, так как дают возможность получать конденсаторы с большой удельной емкостью в единице объема. [20]
Слабо связанные ионы при наличии достаточной тепловой подвижности могут перебрасываться на значительные расстояния электрическим полем, положительные-в сторону отрицательного электрода, отрицательные-в сторону положительного электрода. На некоторых расстояниях происходит закрепление слабо связанных ионов с образованием пространственных зарядов: положительных в зоне отрицательного электрода, отрицательных в зоне положительного электрода. Неупругий характер перемещения ионов при ионно-релаксационной поляризации связан с необратимым поглощением энергии, следовательно, с увеличением tg 6, с увеличением мощности диэлектрических потерь. Интенсивность ионно-релаксационной поляризации зависит от частоты. Вследствие образования добавочных зарядов за счет переброса ионов, частиц со сравнительной большой массой, на довольно большие расстояния время установления ионно-релаксационной поляризации по сравнению с установлением поляризации упругого ионного смещения велико и различно для разных диэлектриков. Тем не менее, она наблюдается вплоть до сверхвысоких радиочастот. Зависимость диэлектрической проницаемости и tg б, обусловленных ионно-релаксационной поляризацией, от частоты в принципе объясняется так же, как и в случае дипольной поляризации. При малых частотах tg6 оказывается небольшим из-за малого числа переформирований зарядов по направлению электрического поля; при достаточно больших частотах переформирование зарядов начинает отставать от изменений направления электрического поля. [21]
 |
Элементарная ячейка кристалла хлористого цезия CsCl. [22] |
Ионные кристаллы могут обладать электрическим моментом уже в отсутствии внешнего поля. Однако этот электрический момент кристалла не проявляется. Это происходит потому, что ионы из воздуха, всегда имеющиеся в небольшом количестве, оседают на поверхность кристалла и создают на ней поверхностный заряд, компенсирующий поляризационный заряд кристалла. Компенсирующие заряды могут появиться также вследствие электропроводности кристалла. При наложении внешнего поля на каждую из простых решеток начинают действовать противоположно направленные силы. Этот тип поляризации называют поляризацией ионного смещения или просто ионной поляризацией. [23]
Кроме электронной поляризации, не связанной с появлением активного тока, в некоторых твердых диэлектриках может быть и другой вид поляризации - ионная, также не вызывающая появления активного тока. Наиболее характерна ионная поляризация ионных кристаллов. Сущность ее заключается в смещении ионов электрическим полем: положительных - в сторону отрицательного электрода, отрицательных - в сторону положительного. Это смещение происходит на незначительные расстояния от положения равновесия при отсутствии электрического поля и носит упругий характер, чем и объясняется тот факт, что ионная поляризация создает чисто реактивный ток, добавочный к току электронной поляризации. Следовательно, ионная поляризация, накладывающаяся на электронную, приводит к увеличению емкостного тока в диэлектрике, а значит - к увеличению емкости, к увеличению диэлектрической проницаемости. В ионных кристаллах с рыхлой структурой, с так называемой неплотной упаковкой частиц, когда расстояния между ионами в узлах кристаллической решетки велики по сравнению с радиусами самих ионов, смещение последних может быть довольно велико. При этом возникают значительные суммарные электрические моменты в единице объема, наблюдается значительное возрастание емкости. Следовательно, такой диэлектрик будет иметь диэлектрическую проницаемость, намного превосходящую ее значение, обусловленное одной электронной поляризацией. Позднее им же были получены керамические материалы, у которых вследствие интенсивной поляризации ионного смещения диэлектрическая проницаемость имеет еще большие значения. [24]
Страницы: 1 2