Диэлектриктер өрістенудің негізгі түрлері

1.1Сурет - Әртүрлі өрістену механизмді электр өрісіндегі құрамы күрделі 
диэлектрик (а) және оның эквиваленттік сұлбасы (б)
Электронды өрістенулі диэлектриктің диэлектрлік өтімділігі 
температураның өзгерісі кезінде өзгеруі тек оның тығыздығының өзгеруімен 
шартталады. Электронды өрістену диэлектриктердің барлық түрлерінде 
байқалады және энергия шығынымен байланысты емес, яғни сыртқы қуаттың 
шығынына әсер етпейді.
Бұл көрінудің түрі тек қана полярлы емес диэлектриктерге сәйкес, 
сондықтан олардың диэлектрик өтімділігі онша үлкен емес те, өрістің 
жиілігімен байланысты емес, ал температура ұлғайған сайын ε азаяды.
Иондық өрістену – ионды құрылымды қатты денелер үшін сипатты және 
серпімді байланысқан иондардың ығысуымен бейімделеді. Температураның 
жоғарылауынан, жылулық кеңею кезіндегі иондар арасында әрекет ететін 
күштердің әлсіреу нәтижесінде иондар арасындағы арақашықтық үлкейеді, 
сонда серпімді ионды өрістену күшейе түседі және көп жағдайда ионды 
диэлектриктердің диэлектрлік өтімділігінің температуралық коэффициенті оң 
болып шығады. Иондық өрістенудің уақыты 10
-13
c, қуат шығынын 
шығармайды. Иондық өрістенудің мәні – сол зарядты иондардың өріске қарсы 
қозғалуында, ал оң зарядты иондардың өріспен бағыттасуында. Серпімді 
иондық өрістену практикалық жиілікке байланысты емес жиілік спектрінің 
инфроқызыл торауына дейін/. Температураны көбейткенде, иондық 
байланыстың әлсіреуінің арқасында өседі, осының әсерінен иондық 
диэлектриктердің ε аз мөлшерде ұлғаюы да мүмкін немесе иондық өрістену 
электрондық өрістенумен қабаттасқанда ε кемуі де мүмкін.
Дипольды – релоксациялық (C
д-р,
Q
д-р,
Ч
д-р
), қысқаша айтқанда дипольді 
деп аталады, ионды мен электронды өрістенуден айырмашылығы оның 
бөлшектерінің жылулық қозғалыспен байланысты болуында. Бейберекет 
жылулық қозғалыста болатын дипольды молекулалар өрістің әсерімен жарым-
жартылай бағытқа салынады, соның арқасында өрістену процесі өтеді.

Егер молекулярлы күштер дипольдерге өріс бойымен орналасуына 
кедергі етпесе, онда дипольді өрістену жүріп өте алады. Температураның 
жоғарылауына қарай молекулярлы күштер әлсіреп, сонда заттың тұтқырлығы 
төмендейді, дипольды өрістену күшею керек, дегенмен сонымен қатар 
молекулалардың жылулық қозғалыс энергиясы жоғарылайды, бұл өрістің 
бағыттаушы әсерін төмендетеді. Осыған байланысты дипольді өрістену 
температураның жоғарылауымен ең алдымен жоғарылайды. Сонан соң ретсіз 
жылулық қозғалыстың күшеюінің арқасында дипольді өрістену төмендейді. 
Дипольдардың тұтқырлы ортада электр өрісінің бағытына сәйкес айналуы 
белгілі бір кедергіден асып өтуін талап етеді, сондықтан дипольдық өрістену 
диэлектрикке электр қуатының жұмсалуымен, яғни қуаттың диэлектрикте 
таралып шығынданатынымен байланысты. Эквиваленттік сұлбада мұндай 
өрістенуді сыйымдылық пен активті кедергіні (Ч
д-р
) тізбектеп қосады. 
Тұтқырлы сұйық денелерде молекулалардың айналуына кедергінің молы 
сондай, соның әсерінен тез айнымалы өрістерде дипольдар өріспен 
бағыттасуына байланысты. Бұл өрістенуді дипольды – радикалды өрістену 
дейміз.
Полярлы диэлектриктерде жиілікті өзгерткен кезде (ε) 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, (ε) 
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 
температураларда ε 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 
температура мен жиілікте электр өрісіндегі диэлектрик өтімділігі максималды 
/шек/ мағынасына жетеді. Әрі қарай температураны көбейткенде, жылулық 
қозғалыстың деформациялық күші релаксациялық өрістенуге әсер етеді де, (ε) 
кеми бастайды. Ал жиілікті көбейткен сайын (ε) жоғарғы шегі үлкен 
температуралар жаққа қарай ығысады.
Спонтандық өрістену сегнетоэлектриктерде кездеседі. Өзінен - өзі 
(спонтанды, самопроизвольно) өрістенетін заттарда «домен» деген бөлшектер 
болады, олар сыртқы өріс жоқ кезінде электрлік моментке ие. Әрбір доменнің 
бағыттасуы әртүрлі. Сыртқы электр өрісін қоссақ, барлық домендер электр 
өрісінің бағытымен айнала бастайды. Электрлік моменті жақын домендер 
бірінші бағыттасады. Қалған диэлектриктерге қарағанда кернеудің бір 
мағынасында сегнетоэлектриктердің өрістенуі қанығады, әр қарай кернеу 
өскенімен 
өрістену 
тоқтайды. 
Сондықтан 
диэлектрлік 
өтімділік 
сегнетоэлектриктерде өрістің кернеулігіне тәуелді.

Спонтандық өрістену белгілі ең жоғарғы температураға дейін 
сақталады, оны Кюри нүктесі дейді. ε өте жоғары мәндерге ие болады / 10000 
– ға дейін/. Жалпы, сегнетоэлектриктердің өрістенуі 2 процестен тұрады: олар 
электрондық пен иондық өрістенудің өсуінен және спонтанды моменті сыртқы 
электр өрісімен бағыттасқан бөлшектердің меншікті салмағының өсуінен 
немесе өзгеруінен.
Осындай диэлектриктердің бір түрі барий титанаты ВаТіО
3
, оның 
кристалдары бөлек – бөлек домендерден тұрады. Әрбір доменнің ішінде 
электрлік моменттер бір жаққа қарай бағытталған, бірақ бөлек домендерде 
электрлік моменттер бір жаққа бағытталады.
Егер кристалды электр өрісіне енгізсек, онда электрлік моменттер 
өріспен бағыттала бастайды. Осының нәтижесінде кейбір домендердің өсуі 
басталады, домендердің арасындағы шекаралар ығысады да, бір мезгілде 
домендердің бәрі бір тұтас электрлік дипольге ұқсайды. Айнымалы электр 
өрісінде өзіндік өрістенетін заттар қуаттың диэлектрикте таралуымен 
мінезделеді, яғни жылулықтың шығуымен, нәтижесінде диэлектрик біршама 
қызады.
Техникада 
сегнетоэлектриктерден 
сыйымдылығы 
айнымалы 
конденсаторлар шығарады, олардың аты вариконд.

жүктеу 1,45 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: