19 Диэлектрические потери в твердых диэлектриках. Влияние термической обработки на потери.

Диэлектрические потери в твердых диэлектриках необходимо рассматривать в связи с их структурой. Твердые вещества обла­дают разнообразным составом и строением; в них возможны все виды диэлектрических потерь.

Для удобства рассмотрения диэлектрических потерь в твердых веществах последние можно подразделить на четыре группы: диэлектрики молекулярной структуры, ионной структуры, сегнетоэлектрики и диэлектрики неоднородной структуры.

Диэлектрические потери в диэлектриках молекулярной струк­туры зависят от вида молекул. В случае неполярных молекул, в веществах, не имеющих приме­сей, диэлектрические потери ничтожно малы. К таким диэлектрикам относятся сера, парафин, неполярные полимеры — полиэтилен, политетрафторэтилен, полистирол и др. Указанные вещества в связи с их весьма малыми потерями находят применение в качестве высокочастотных диэлектриков.

Диэлектрики молекулярной структуры с полярными молекулами представляют собой гладким образом органические вещества, широко используемые в технике. К ним принадлежат материалы ни основе целлюлозы (бумага, картон и др.), полярные полимеры (орг. стекло, капрон, эбонит и д.р.).

Все они из-за прису­щей им дипольно-релаксационной поляризации обладают большими потерями. Потери в этих диэлектриках существенно зависят от температуры; при некоторых температурах обнаруживаются максимум и минимум потерь; возрастание потерь после минимума объясняется увеличением потерь сквозной электропроводности. На рис. 3-6 представлены кривые зависимости tg  от темпера­туры для бумаги. Диэлектрические потери твердых веществ ионной структуры связаны с особенностями упаковки ионов в решетке. В веществах кристаллической структуры с плотной упаковкой номов при отсутствии примесей, искажающих решетку, диэлектри­ческие потери весьма малы. При повышенных температурах в таких веществах появляются потери от сквозной электропроводности. К веществам этого типа относятся многочисленные кристалличе­ские неорганические соединения, имеющие большое значение в со­временном производстве электротехнической керамики. К диэлектрикам кристаллической структуры с неплотной упа­ковкой ионов относится ряд кристаллических веществ, характери­зуемых релаксационной поляризацией, вызывающей повышенные диэлектрические потери. К этим веществам относятся: муллит, входящий в состав изоляторного фарфора.

Диэлектрические потери в аморфных веществах ионной структуры — неорга­нических стеклах — связаны с явлением поляризации и наличием электропровод­ности.

Термическая обработка — отжиг или закалка — заметно влияет на угол диэлектрических потерь стекла в связи с изменением его структуры.

Диэлектрические потери в сегнетоэлектриках выше, чем у обыч­ных диэлектриков. Особенностью сегнетоэлектриков, как указы­валось ранее, является наличие в них самопроизвольной поляриза­ции, проявляющейся в определенном температурном интервале, вплоть до точки Кюри. Диэлектрические потери в сегнетоэлектриках мало изменяются с температурой в области самопроизвольной поляризации и резко падают при температуре выше точки Кюри, когда сегнетоэлектрические свойства теряются и самопроизвольная поляризация исчезает.

Диэлектрические потери в твердых веществах неоднородной структуры. К твердым веществам этого типа, используемым в качестве диэлектриков, принадлежат материалы, в состав которых входит не менее двух компонентов, механически смешанных друг с другом. К неоднородным диэлектрикам относится, прежде всего, керамика. Диэлектрические потери в керамике зависят от характера кри­сталлической и стекловидной фаз и количественного соотношения между ними. Газовая фаза в керамике вызывает повышение диэлектрических потерь при высоких напряженностях поля вследствие раз­вития ионизации. К числу неоднородных материалов следует отнести слюду, обладающую слоистой структурой, пропитанную бумагу.