3.1.3 Классификация диэлектриков на линейные и нелинейные

Для большинства диэлектриков в слабых электрических полях зависимость поляризованности от напряженности поля можно записать в виде

Р=εо·Х·Е=εо(ε-1)·Е (3.1.6)

В сильных электрических полях линейная зависимость между поляризованностью и напряженностью поля нарушается. Пропорциональности между векторами РиЕнет также у нелинейных диэлектриков, к которым относятся, в частности, сегнетоэлектрики (смотрите разделы 3.7 и 3.13). Характер изменения поляризованности иε от напряженности поля для линейных диэлектриков, у которыхРиε изменяются пропорционально изменениюЕпоказан на рис.3.1.1 и 3.1.2

рис. 3.1.1.

рис. 3.1.2

Линейные диэлектрики относят к ПАССИВНЫМдиэлектрикам. Как отмечалось во введении они применяются в основном в качестве различных видов электрической изоляции или диэлектрика конденсаторов.НЕЛИНЕЙНЫЕдиэлектрики, параметры которых зависят от величины приложенной разности потенциалов, относят кАКТИВНЫМдиэлектрикам. Емкостью конденсатора с нелинейным диэлектриком можно управлять электрическим полем, такие конденсаторы называют варикондами.

3.1.4 Диэлектрики полярные, неполярные и с ионной структурой

В настоящее время принято разделение линейных диэлектриков по механизмам поляризации молекул. Эта классификация исключительно важна при изучении как электрических, так и общих физико-химических свойств диэлектриков.

Неполярныедиэлектрики (нейтральные) - состоят из неполярных молекул, у которых центры тяжести положительного и отрицательного зарядов совпадают. Следовательно неполярные молекулы не обладают электрическим моментом и их электрическиймомент р=0.

Полярныедиэлектрики (дипольные) — состоят из полярных молекул, обладающих электрическим моментом. В таких молекулах из-за их асимметричного строения центры масс положительных и отрицательных зарядов не совпадают. Примером практически неполярных диэлектриков, применяемых в качестве электроизоляционных материалов, являются углеводороды, нефтяные электроизоляционные масла, полиэтилен, полистирол и др. Но при замещении в неполярных полимерах некоторой части водородных атомов другими атомами или не углеводородными радикалами получаются полярные вещества. При определении полярности вещества по химической формуле следует учитывать пространственное строение молекул. Примеры молекул неполярных и полярных веществ показаны на рис. 3.1.3.

Метан сн4

рис. 3.1.3

К полярным диэлектрикам относятся феноло-формальдегидные и эпок-сидные смолы, кремнийорганические соединения, хлорированные углеводороды и др.

Ионные соединенияпредставляют собой твердые неорганические диэлектрики с ионным типом химической связи. Для этой группы соединений характерны, кроме электронной, ионная и электронно- релаксационная поляризации. Принято выделять группу диэлектриков с быстрыми видами поляризаций - электронной и ионной, и с замедленными видами поляризаций релаксационного типа, накладывающихся на электронную и ионную поляризацию. К первой группе, в которой наблюдаются только быстрые виды поляризаций, относятся кристаллические вещества с плотной упаковкой ионов. К ним относятся каменная соль, кварц, слюда, корунд, двуокись титана (рутил) и др. Ко второй группе, в которой кристаллические диэлектрики с неплотной упаковкой частиц в решетке имеют также и ионно-релаксационную поляризацию, относятся неорганические стекла, электротехнический фарфор, ситаллы, микалекс и др.