3.1.8 Зависимость диэлектрической проницаемости от температуры, давления, влажности, напряжения

Характер температурной зависимости ε-диэлектриков с различными видами поляризаций часто определяют с помощью температурного коэффициента диэлектрической проницаемости

ТКε=1/ε·(dε/dТ). (3.1.14)

Влияние давления на ε учитывается барическим коэффициентом ε

БКε=1/ε·(dε/dР). (3.1.15)

Для линейных диэлектриков БКε, как правило, положителен, так как при всестороннем сжатии диэлектрика увеличивается число способных поляризоваться молекул в единице объема. В некоторых полярных жидкостях в зависимости εот давления наблюдается максимум.

Увлажнение заметно увеличивает εгигроскопического диэлектрика, что в первую очередь можно объяснить высокими значениямиεводы (Э=81). Вместе с тем при увлажнении уменьшается удельное сопротивление, увеличивается угол диэлектрических потерь и уменьшается электрическая прочность диэлектрика.

Для линейных диэлектриков, используемых главным образом в качестве электрической изоляции и диэлектрика конденсаторов, εв большинстве случаев может считаться практически не зависящей от напряжения, приложенного к диэлектрику. Сильно выраженная зависимостьεот напряжения характерна для сегнетоэлектриков.

3.1.9 Диэлектрическая проницаемость смесей

На практике часто используются неоднородные композиционные диэлектрики, представляющие собой смеси двух или более различных веществ — компонентов смеси. К таким материалам относятся многие пластические массы, состоящие из связующего и наполнителей, керамические, волокнистые, пропитанные и непропитанные пористые материалы и т. п.

Для расчета эффективной ε* смеси положим, что отдельные компоненты не вступают друг с другом в химические реакции, т.е. смесь чисто физическая. Будем считать, что плоский конденсатор состоит из параллельно или последовательно соединенных однородных диэлектриков, как показано на рис. 3.1.8.

рис. 3.1.8

Обозначая через у₁и у₂доли объемного содержания (объемные концентрации) первого и второго компонента для рассмотренного случая будем иметь для параллельного соединения

ε*=у₁· ε₁+у₂· ε₂, (3.1.16)

для последовательного соединения

ε*= ε₁·ε₂/(у₁· ε₁+у₂· ε₂). (3.1.17)

Для расчета ε* статистической смеси (хаотической, неупорядоченной в пространстве) предложено большое число формул, из которых широкое применение имеет формула Лихтенеккера. Эта формула, носящая название логарифмического закона смешения, для смеси двух компонентов имеет вид

lg ε*=у₁·1g ε₁+у₂·1g ε₂, (3.1.18)

а для смеси ткомпонентов

Для вспененных материалов, (пенопластов, пенокерамики и др.), заполненных большим количеством мелких пор, из последней формулы, считая, что для газов ε=1, а плотность равна нулю, получается уравнение

1g ε*=d*/d_т·lgε_т(3.1.20)

где εт иdт диэлектрическая проницаемость и плотность сплошного, твердого диэлектрика, аε* иd*— диэлектрическая проницаемость и плотность вспененного материала.

3.2 Электропроводность диэлектриков

3.2.1 Зависимость тока от времени приложения постоянного напряжения

В момент включения и выключения постоянного электрического поля через диэлектрик электрического конденсатора протекает обусловленный быстрыми видами поляризаций ток смещения 1см- за время около 10^-15с. В неполярных однородных диэлектриках затем устанавливается ток сквозной проводимости — Iскв. В начальный момент времени и при выключении постоянного поля через полярные и неоднородные диэлектрики протекает также ток абсорбции — Iабс, при чиной которого являются замедленные (релаксационные) поляризации. Во многих диэлектриках, используемых в качестве электрической изоляции, Iскв устанавливается за время меньшее 1 мин. В переменном электрическом поле через диэлектрик протекают все, характерные для него виды токов.

Сквозной ток— Iскв (ток утечки) обусловлен наличием в диэлектриках указанных в таблице свободных носителей заряда различной природы.

Таблица 3.2.1

Вид диэлектрика	Носители заряда (область слабых полей)	Природа носителей заряда (происхождение)
Газообразные	Положительные и отрицательные ионы. В сильных полях также электроны	Ионизация молекул газа Главным образом ударная ионизация и фотоионизация молекул газа
Жидкие	Ионы Коллоидные заряженные частицы	Диссоциация молекул примесей (реже собственных молекул) Характерны для коллоидных растворов-эмульсий (коллоидные частицы -жидкость) и суспензий (взвешенное фаза-твердое вещество)
Твердые	Ионы Точечные дефекты кристаллической решетки, вакансии (пустые узлы), межузельные ионы Электроны проводимости или дырки в заполненной зоне	Диссоциация примесей или собственных молекул В диэлектриках с электронным элементом проводимости