Қатты диэлектриктердің диэлектрлік өтімділігі

 
Түрлі – түрлі структуралы қатты диэлектриктердің ерекшелігіне сәйкес 
қатты денелердің диэлектрлік өтімділігінің сандық мөлшері әртүрлі болуы 
мүмкін.
1.2 К е с т е - 20
0
С – ғы кейбір полярлы емес қатты 
диэлектриктердің диэлектрлік өтімділігі мен сыну көрсеткіші
Қатты денелерде өрістенудің барлық түрі болады. Полярлы емес қатты 
диэлектриктерге полярлы емес сұйықтар мен газдардың заңдары сипатты. Осы 
қағиданы біз 1.2 кесте мен 1. 4 суреттен байқауымызға болады. Парафин 
қатты күйден сұйыққа өткенде (балқу температурасы 54
0
С) тығыздығының өте 
төмендеуіне сәйкес диэлектрлік өтімділікте өте төмендейді
1.5 Сурет - Парафиннің диэлектрлік өтімділігінің температураға 
қатынасы
1.6 Сурет – Иондық KCl кристалының диэлектрлік өтімділігінің 
температураға қатынасы
Бөлшектері тығыз буылған иондық кристалдарда электрондық және 
иондық өрістену өтеді және олардың диэлектрлік өтімділігі өте кең диапозанда 
Материал
n
n
2
Е
Парафин
1,43
2,06
1,9-2,2
Полистирол
1,55
2,40
2,4-2,6
Күкірт (сера)
1,92
3,69
3,6-4
Алмаз
2,40
5,76
5,6-5,8

болады. Иондық кристалдардың ТКε көбінесе оң. Тек қана құрамында титан 
бар иондық кристалл: рутил (ТіО
2
) және басқа титанаттарда ТКε теріс. 
Бұлардың ТКε – ның терістігі иондық ығысудың арқасында болатын қосымша 
ішкі өрістің әсерімен күшейткен электрондық өрістенумен анықталады.
1.3 К е с т е - 20
0
С – да болатын иондық кристалдың ε және ТКε мағынасы
Бөлшектері тығыз буылмаған қатты диэлектриктерде электрондық және 
иондық өрістенуден басқа ионды релоксациялық өрістену байқалады. Соның 
әсерінен диэлектрлік өтімділігі осы денелерде төмен және ТКε – ны оң. 
Мысалы 1.7 суретте көрсетілген электротехникалық фарфордың диэлектрлік 
өтімділігінің температураға қатынасы.
Бейорганикалық шынылардың диэлектрлік өтімділігі 4 – тен 20 – ға 
дейін, ТКε – ны оң. Егер де шынының құрамына жеңіл балқитын 
сілтілі
 
иондарды енгізсе, ТКε ұлғаяды.
Кристалл
ε
ТКε ·10
6
,К
-1
Тас тұз (NaCl)
6
+ 150
Корунд (Al
2
O
3
)
10
+ 100
Рутил ( Ti O
2
)
110
- 750
Кальций 
титанаты ( CaO · Ni O
2
)
150
- 1500

1.7 Сурет – Электротехникалық фарфордың ε = f (t) 
Органикалық полярлы диэлектриктерде қатты күйінде дипольдық 
өрістену жүреді. Оларға целлюлоза мен содан шығатын бұйымдар және 
полярлы полимерлер жатады. Диэлектрлік өтімділігі температура мен 
жиілікке өте тәуелді, жоғарыда айтылған полярлы сұйықтардың заңына 
сәйкес.
Сегнетоэлектриктердің ε өте жоғары мөлшерге ие және өрістің 
кернеулігі мен температураға тәуелділігі өте зор. Ерекшелігіне диэлектрлік 
гистерезисы жатады, яғни электр индукциясының өзгеруі электр өрісінің 
кернеулігінің өзгеруінен қалып отыратыны. Сегнетоэлектрикке жататындар 
сегнет тұзы NaKaC
4
H
4
O
6
·4H
2
O, барийдың титанаты BaTiO
3
, қышқыл, фосфор, 
қышқыл калий және т.б.
1.8 Суретте керамикалық сегнетоэлектриктің (барий титанаты) 
өтімділігінің температураға қатынасы келтірілген. Суреттен осы заттың 
125
0
C – та өтімділігі өте жоғары максимумға ие болғаны анықталады.
1.8 Сурет – Барий титанатының ε = f(t) қатынасы

1.9 
суретте керамикалық сегнетоэлектриктің гистерезис тұзағы және электр 
индукция мен электрлік өтімділігінің электр өрісінің кернеулігіне есептеу 
тәуелдігі көрсетілген. Суреттегі көрсеткіштер осы құрылымға Кюри 
нүктесіне жақын температуралар үшін алынған.
1.9 Сурет - Керамикалық электр индукциясы мен сегнетоэлектриктің 
диэлектрлік өтімділігінің электр өрісінің кернеулігінен тәуелділігіндегі 
гистерезис тұзағы
Сегнетоэлектриктерде электрлік тозу байқалады, яғни диэлектрлік 
өтімділіктің бір кездерде азаюы. Оған себеп болатын мүмкін домендердің 
қайта топталуы шығар. Әсіресе диэлектрлік өтімділіктің өте үлкен 
өзгеруі Кюри нүктесіне жақын температураларда байқалады.
Кюри нүктесінен жоғары температураға шейін қыздырып, сонан соң 
суыту диэлектрлік өтімділікті бұрынғы қалпына келтіреді. Осында ε өзі 
қалпына
келтіру 
үшін 
электр 
өрісінің
жоғары 
кернеулерімен 
сегнетоэлектрикке әсер етсе де болады.
Кейбір сегнетоэлектриктер үшін әлсіз өрісте 20
0
C - да болатын диэлектрлік 
өрістенудің мағынасы келтірілген:
1.4 К е с т е - Сегнетэлектрик керамикаларының диэлектрлік өтімділігі
Материал
ε

1.10. Суретте сегнетоэлектрик – барий титанатының диэлектрлік өтімділігінің 
уақытқа қатынасы көрсетілген
1.10 Сурет - Сегнетоэлектриктің ε = f(τ) өзгеруі
Салыстырмалы диэлектрик өтімділігі диэлектриктің құрамына, 
агрегаттық күйіне, электр өрісінің жиілігі мен кернеулігіне, температураға, 
қысымға және т.б. тәуелді.
Құрамы күрделі қатты диэлектриктердің диэлектрик өтімділігінің ығысуы 
логарифм заңының негізімен анықтауға болады
Сегнет тұзы
Барий титанаты
Қоспалары бар барий титанаты
500 - 600
1500 – 2000
7000 - 9000

; (1.9)
мұнда ε
1
,ε
2
- әрбір қосылымның диэлектрик өтімділігі
θ
1
,θ
2
- қосылымның көлемдік мөлшері
;
х – қосылымдардың диэлектриктегі бөліп тарату константасы, 
мағынасы +1 - ден – 1- ге дейін.
Компоненттер параллельді қосылса:
; (1.10)
Егер де тізіліп қосылса:
(1.11)
Ал компоненттер қалай болса солай қосылса, онда
(1.12)

Құрамы күрделі диэлектриктің диэлектриктік өтімділігін табу үшін, 
төмендегі көрсетілген теңдестікті логарифмдеу керек:
немесе ТКε = θ
1
ТКε
2
+θ
2
ТКε
2
;

жүктеу 1,45 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: