Диэлектриктердің өтімділігі

2.2 Диэлектриктердің өтімділігі

 

Диэлектрлік  өтімділік  ( )  –  заттан  қандай  сыйымдылық  алуға 

болатынын  және  өрістенудің  дәрежесін  көрсетеді.  Диэлектрик  өтімділігінің 

( )  макроскопиялық  шамасымен  диэлектриктердің  өрістену  дәрежесі 

анықталады. 

                                                   

                                                               (2.1) 

мұнда С – диэлектрик толтырылған конденсатор сыйымдылығы; 

С

0 

- 

электродтардың 

арасында 

вакуум 

бар 

конденсатордың 

сыйымдылығы.  Ал,  конденсатор  дегеніміз  екі  жағына  электрод  қосқан 

диэлектрик. Электр өрісінде конденсатордың заряды болады 

                                                   

                                                              (2.2) 

мұнда С – сыйымдылық; 

U  –  кернеу.  Белгілі  кернеудің  мағынасы  конденсатордың  заряды, 

немесе электр мөлшері 

                                                 

 

    

                                                      (2.3) 

мұнда 

–  электродтардағы  заряд  егерде  электродтардың  арасында 

болса вакуум; 

 

- өрістенген диэлектриктің заряды. 

Сонда 

 .                                                            (2.4) 

Әрбір заттың диэлектрик өтімділігі «1»-ден көп болуы керек. 

Жоғарыда көрсетілген (2.2) теңдікті былай деп көрсетуге болады 

                                          

                                                  (2.5) 

мұнда  С

0 

-  электродтардың  арасында  вакуум  бар  конденсатордың 

сыйым-дылығы. 

Диэлектриктің  өтімділігі  заттың  табиғатымен  және  сипатымен 

байланысты. Құрамы күрделі қатты диэлектриктердің диэлектрлік өтімділігін 

(компоненттердің  қоспалары)  ығысуы  логарифмдік  заңының  негізімен 

анықтауға болады. 

                                     

                                                          (2.6) 

мұндағы     ,   - жеке компоненттердің диэлектрлік өтімділігі; 

θ

1

, θ

2

 – компоненттердің көлемдік мөлшері; 

х  –  компоненттердің  диэлектрикте  бөліп  тарату  тұрақтысы,  мағынасы 

(+1)-ден (-1)-ге дейін, жалпы 

. 

Диэлектриктен  құрастырылған  конденсатордың  сыйымдылығы  және 

онда  жиналған  зарядтар,  өрістенудің  түрлі-түрлі  механизмдеріне  шарттас 

келеді. 

Полярлы  емес  нейтралды  диэлектрик  өтімділігі  ( )  онша  үлкен  емес  және 

өрістің  жиілігімен  байланысты  емес,  ал  температура  ұлғайған  сайын  (  ) 

азаяды. 

 Иондық  диэлектриктерде  температураны  көбейткенде,  иондық  байла-

ныстың  әлсіреуінің  арқасында  өрістену  өседі,  осының  әсерінен  иондық 

диэлектрик-тердің ( ) аз мөлшерде ұлғаюы мүмкін, немесе иондық өрістену 

электрондық өрістенумен қабаттасқанда ( ) кемуі де мүмкін. 

Полярлы  диэлектриктерде  жиілікті  өзгерткен  кезде  ( )  басында 

тұрақты  болып  тұрады,  себебі  өрістің  полярлығын  ауыстырған  кезде 

дипольдар  орын  ауыстырып  үлгереді.  Ал,  барынша  үлкен  жиіліктерде 

дипольдық  молекулалар  өрістің  бағытына  қарай  ауысуға  үлгермейді, 

бағытталуы  әлсірейді  де,  ( )  азаяды.  Сол  мезгілде,  жиіліктің  өте  жоғарғы 

санында, электрондық өрістену ғана байқалады. Температура өзгерген сайын 

өзінің  ең  жоғарғы  шегіне  жетеді  де,  сонан  соң  максимумнан  өткеннен  кейін 

азая  бастайды.  Төменгі  темпе-ратураларда   электрондық  өрістену  арқылы 

ғана  анықталады.  Температура  ұлғайған  сайын,  дипольдардың  тербелу 

амплитудасы  көбейеді  де  бір  тепе-теңдік  қалыптан,  екінші  тепе-теңдік 

қалыпқа өтіп кету мүмкіндігі туады. Температура үлкейген сайын өту уақыты 

азаяды.  Сондықтан  белгілі  бір  темпе-ратура  мен  жиілікте  электр  өрісіндегі 

диэлектрик  өтімділігі  максималды  /шек/  мағынасына  жетеді.  Әрі  қарай 

температураны  көбейткенде,  жылулық  қозғалыстың  деформациялық  күші 

релаксациялық  өрістенуге  әсер  етеді  де,  ( )  кеми  бастайды.  Ал  жиілікті 

көбейткен  сайын  ( )  жоғарғы  шегі  үлкен  температуралар  жаққа  қарай 

ығысады. 

Электр  өрісімен  бағыттасқан  дипольдардың,  өрісті  алып  тастағаннан 

кейін,  жылулық  қозғалыстың  арқасында,  қайту  уақыты  бастапқы 

қалыптан             2,7  есе  айырмашылықтан  қалған  азаю  уақытын   релаксация 

уақыты ( ) дейміз. 

Ерекше  топқа  сегнетоэлектриктер  жатады,  олардың  электр  ығысуы  кернеу-

ліктің өзгеруімен қисық сызыққа тәуелді. Ондай байланыс бірінші рет сегнет 

тұзында  байқалынған,  сондықтан  осы  топқа  сәйкес  келетін  диэлектриктерді 

«сегнетоэлектриктер»  дейміз.  Спонтандық  өрістену  белгілі  ең  жоғарғы 

темпе-ратураға  дейін  сақталады,  оны  Кюри  нүктесі  дейді.  Диэлектрик 

өтімділігі  ( )  өте  жоғары  мәндерге  ие  болады  /1000-ға  дейін\.  Бұл 

материалдардың  ( ),  өріс  кернеулігінен  сызықсыз  байланыстылығымен 

сипатталады.  Бір  кезде,  домен-дердің  электр  моментерінің  бағытталуы 

қанығады.  Техникада  сегнетоэлектрик-терден  сиымдылығы  айнымалы 

конденсаторлар (варикондтар) жасайды. ( ) тәжірибе жүзінде анықталады.