Туризм, путешествия: Бронирование отелей

Туризм, путешествия: Бронирование отелей

 

Сервис для выполнения любых видов студенческих работ

Сервис для выполнения любых видов студенческих работ

Биржа студенческих   работ. Контрольные, курсовые, рефераты.

Биржа студенческих
работ. Контрольные, курсовые, рефераты.

Студенческий файлообменник

Студенческий файлообменник

Выполнение 
работ на заказ. Контрольные, курсовые и дипломные работы

Выполнение работ на заказ. Контрольные, курсовые и дипломные работы

Занимайтесь онлайн 
        с опытными репетиторами

Занимайтесь онлайн
с опытными репетиторами

Приглашаем к сотрудничеству преподователей

Приглашаем к сотрудничеству преподователей

Готовые шпаргалки, шпоры

Готовые шпаргалки, шпоры

Отчет по практике

Отчет по практике

Приглашаем авторов для работы

Авторам заработок

Решение задач

Закажите реферат

Закажите реферат

Рефераты, контрольные, курсовые и дипломные работы на заказ
Лабораторные работы по электротехнике Изучение работы полупроводниковых выпрямителей Изучение кенотронного выпрямителя Изучение колебательного контура Изучение цепи переменного тока Постоянный электрический ток

Лабораторные работы по электротехнике. Конспект курса лекций

Диэлектрики в электрическом поле

 Термин «диэлектрик» впервые был введен М.Фарадеем. К диэлектрикам относятся, в первую очередь, электроизолирующие материалы. Однако, многие полупроводники тоже обладают диэлектрическими свойствами. Электроизолирующие материалы препятствуют рассеянию в пространстве энергии электрического тока. Они играют решающую роль в конструировании электрических приборов, аппаратов, линий передачи электроэнергии. Это приводит к необходимости детального изучения процессов, происходящих в диэлектрике под воздействием электрического поля: поляризации, проводимости, электрической прочности и др.

 Изолирующими материалами могут быть газы, жидкости и твердые тела. Число газообразных диэлектриков невелико и наибольшее значение из них имеет воздух. Среди жидких диэлектриков главное место по масштабу применения принадлежит трансформаторному маслу, получаемому переработкой нефти. Группа твердых изоляторов самая многочисленная - это смолы (искусственные и натуральные), растительные волокнистые материалы ( из которых вырабатываются ткани, картон, бумага), керамика, искусственные синтетические материалы.

Типы диэлектриков. Поляризация диэлектриков.

Каждая молекула (или атом) диэлектрика содержит положительно заряженные ядра и отрицательно заряженные электроны, Подпись:   Рис.1.14. Неполярная молекула:
               а) Е=0, б) Е¹0.

движущиеся вокруг ядер. Молекула электрически нейтральна, так как алгебраическая сумма ее зарядов равна нулю. Однако это не означает, что молекулы не имеют электрических свойств. Если представить все положительные заряды ядер молекулы одним суммарным зарядом +q, а все отрицательные заряды электронов - суммарным зарядом -q, и если центры «тяжести» этих зарядов пространственно не совпадают, то молекулу можно рассматривать как диполь с дипольным моментом . В окружающем пространстве такой молекулярный диполь создает электрическое поле. По электрическим свойствам диэлектрики делятся на три основные группы.

К первой группе относятся диэлектрики с симметричным строением молекулы (N2, H2, O2, CO2, CH4, CCl4, парафин, бензол и другие). В них центры «тяжести» положительных и отрицательных зарядов в отсутствие внешнего поля совпадают и =0. Такие молекулы называются неполярными. Неполярную молекулу (или атом) можно схематически представить в виде положительно заряженной центральной области (ядра), симметрично окруженной отрицательно заряженной электронной оболочкой (рис.1.14.а).

Рис.1.15. Неполярный диэлектрик в электростатическом поле.

 Во внешнем электрическом поле происходит деформация электронных оболочек атомов и молекул. «Центры тяжести» положительных и отрицательных зарядов смещаются относительно друг друга (рис.1.14,б). Молекула становится подобной электрическому диполю с плечом l, равным расстоянию между центрами «тяжести» положительных и отрицательных зарядов, и, следовательно, приобретает дипольный момент , называемый индуцированным (наведенным). Такие молекулы располагаются цепочками вдоль силовых линий поля ||, как показано на рисунке 1.15, где черными кружками обозначены центры «тяжести» отрицательных зарядов, белыми - центры «тяжести» положительных зарядов. В результате сам диэлектрик приобретает результирующий электрический момент. Это явление называется поляризацией диэлектрика. В случае неполярного диэлектрика ее называют электронной или деформационной. Электронная поляризация устанавливается очень быстро (за время ~10-15с) и также быстро исчезает при снятии поля.

Подпись:  
Рис.1.16. Полярный диэ¬лек¬трик: а) Е=0, б) в поле Е1, 
в) поле Е2        (Е2>Е1).

Вторую группу диэлектриков составляют вещества с асимметричным строением молекул (H2O, NH3, SO2, CO,...). Центры «тяжести» положительных и отрицательных зарядов в данном случае не совпадают. В отсутствие внешнего электрического поля молекулы обладают дипольным моментом . Молекулы таких диэлектриков называются полярными. Однако, в отсутствие поля оси дипольных молекул в диэлектрике расположены хаотично, что обусловлено тепловым движением (рис.1.16, а). Поэтому диэлектрик в целом неполяризован. Под влиянием электрического поля молекулы начинают ориентироваться вдоль силовых линий. Степень ориентации зависит от свойств диэлектрика, величины напряженности поля  (рис.1.16, б и в, где Е2>Е1) и температуры. С ростом Е и понижением Т устанавливается преимущественная ориентация дипольных моментов по полю, так как хаотическое тепловое движение препятствует их полной ориентации. Боковые грани диэлектрика, перпендикулярные  приобретают разноименные заряды, а диэлектрик - результирующий электрический момент. Такой вид поляризации называется ориентационной или дипольной. При снятии внешнего поля поляризация диэлектрика исчезает, так как тепловое движение мгновенно разрушает ориентацию диполей.

 В жидких и газообразных полярных диэлектриках в электрическом поле возникают одновременно и ориентационная, и электронная поляризации. Существует ряд полярных диэлектриков, называемых сегнетоэлектриками, у которых и после снятия поля сохраняется значительная поляризация. Более подробно они будут описаны дальше.

Рис.1.17. Диэлектрик с ионным строением:

  а) Е=0, б) Е¹0.

 Третью группу диэлектриков составляют вещества с ионным строением (NaCl, KCl, KBr,...). Эти ионные кристаллы представляют собой пространственные решетки с правильным чередованием ионов разных знаков. В кристаллах нельзя выделить отдельные молекулы, их необходимо рассматривать как систему двух вдвинутых одна в другую ионных подрешеток (рис.1.17,а).

  В электрическом поле диполи подрешеток деформируются: удлиняются, если их оси направлены по полю и укорачиваются, если оси направлены против поля (рис.1.17,б). Такого рода поляризация называется ионной. Степень ионной поляризации зависит от свойств диэлектрика и от напряженности поля .

Электростатическое поле электрического диполя. Электрический диполь - система двух равных по модулю и противоположных по знаку точечных зарядов +q и -q, расстояние l между которыми мало по сравнению с расстоянием до исследуемых точек поля. Прямая, проходящая через оба заряда, называется осью диполя.

Теорема Гаусса для электростатического поля в вакууме

Работа сил электростатического поля при перемещении заряда. При перемещении заряда в электростатическом поле, действующие на заряд кулоновские силы, совершают работу.

Связь между потенциалом и напряженностью электростатического поля. Эквипотенциальные поверхности.


Изучение электронного осциллографа