После приложения поля поляризованность растет во времени
(7.1)
где Pr(t) – релаксационная поляризованность в момент t; Pr∞(t) – релаксационная поляризованность в установившемся состоянии; Т – постоянная времени; e – основание натуральных логарифмов (e =2,718).
После снятия внешнего поля релаксационная поляризованность уменьшается согласно формуле
(7.2)
Кривые изменения релаксационной поляризованности во времени при приложении и снятии внешнего поля показаны на рисунке 7.2.
Важным параметром процесса релаксационной поляризации является постоянная времени Т. Она равна времени, за которое релаксационная поляризованность после снятия электрического поля уменьшается до 1 / е, то есть приблизительно до 37% первоначального уровня. Неполярными считаются такие диэлектрики, частицы которых неимеют постоянного дипольного момента и у которых могут возникать только индуцированные дипольные моменты под действием внешнего электрического поля. Основной вопрос в том, является ли молекула материала полярной или неполярной, принадлежит характеру химических связей и ориентации диполей. Если эти связи без дипольного момента, то есть чисто ковалентные, или если эти связи – переходного типа с дипольными моментами, которые ориентированы так, что взаимно компенсируются; центры тяжести положительных и отрицательных зарядов в молекулах материала совпадают и материал является неполярным. На практике к неполярным материалам относят и такие полярные материалы, у которых полярность очень слабо выражена, то есть молекулы имеют лишь малый постоянный дипольный момент. К неполярным электроизоляционным материалам относятся полиэтилен, политетрафторэтилен, полистирол, парафин и др. Слабополярным является нефтяное (минеральное) масло. Полярными считаются такие материалы, молекулы которых и без воздействия внешнего электрического поля имеют электрический момент (собственный, или постоянный, дипольный момент). Это молекулы, в которых отдельные атомы связаны полярными связями со взаимно нескомпенсированными дипольными моментами связей. К полярным материалам относятся целлюлоза, поливинилхлорид, хлорированные дифенилы и др. Поляризованность диэлектрика равна индуцированному диполь-моменту единицы объема диэлектрика, т. е является суммой элементарных дипольных моментов в единице объёма Способность диэлектрика к поляризации можно охарактеризовать тремя величинами – поляризуемостью, диэлектрической восприимчиво стью и относительной диэлектрической проницаемостью. В технике чаще всего используется относительная диэлектрическая проницаемость. Поляризуемость связана с поляризованностью диэлектрика
|
|
P=NαE, (7.3)
где Р – поляризованность; N – концентрация индуцированных диполей; α – поляризуемость; Е – напряженность постоянного электриче ского поля.Относительная диэлектрическая проницаемость и диэлектрическая восприимчивость диэлектрика связаны с поляризованностью
(7.4)
где ε0 – диэлектрическая постоянная (ε0=8,854·10-12 Ф/м); – относительная диэлектрическая проницаемость; - диэлектрическая восприимчивость.Из сравнения выражений (7.3)и (7.4)следует соотношение между относительной диэлектрической проницаемостью, относительной диэлектрической восприимчивостью и поляризуемостью диэлектрика
(7.5)