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.