ЭЛЕКТРОСПЕЦ

Поляризация диэлектрика

При внесении диэлектрика в электрическое поле под действием сил поля орбиты электронов смещаются в направлении, противоположном полю, вследствие чего ядра атомов оказываются уже не в центрах электронных орбит (рис. 1-9, а), а на некотором расстоянии от них
(рис. 1-9, б).

С точки зрения электрических свойств такой атом (молекулу) можно рассматривать как электрический диполь, т. е. как пару разноименных точечных зарядов +Q и —Q (рис. 1-9, в), находящихся на небольшом расстоянии друг от друга (плечо диполя). Заряды, образующие диполи диэлектрика, называются связанными, а произведение величины заряда Q и плеча l электрическим моментом диполя

Электрический момент — векторная величина, направленная от отрицательного заряда диполя к положительному. Таким образом, молекулы во внешнем поле становятся диполями, электрические моменты р которых стремятся расположиться в направлении внешнего поля. При исчезновении поля исчезает и смещение электронных орбит. Явление смещения называется поляризацией диэлектрика.
Поляризованные молекулы создают свое электрическое поле, направленное противоположно основному, в результате происходит ослабление основного поля. Способность диэлектрика поляризоваться под действием электрического поля оценивается диэлектрической проницаемостью, которая показывает, во сколько раз ослабляется основное поле вследствие поляризации.
У диэлектрика, расположенного в периодически изменяющемся электрическом поле, смещение также будет периодическим, что влечет за собой его нагревание.
Чем чаще изменяется электрическое поле, тем сильнее нагревается диэлектрик. Зто явление используется для нагревания диэлектриков с целью их сушки или получения химических реакций, требующих повышенной температуры. Мощность, идущая на нагрев диэлектрика, обусловленная периодическим смещением и отнесенная к единице объема, называется удельными диэлектрическими потерями.
Повышая напряженность электрического поля, в котором расположен диэлектрик, можно достигнуть такого значения ее, при котором произойдет пробой диэлектрика, т. е. местное разрушение его. Эта напряженность поля называется пробивной напряженностью Епр или электрической прочностью диэлектрика, а напряжение при пробое пробивным напряжением Uпp.
Характер пробоя может быть различным.
При электрическом пробое немногие, в начальный момент свободные электроны в диэлектрике под действием электрического поля достигают определенной критической скорости, достаточной для отщепления новых электронов от нейтральных атомов и молекул диэлектрика — возникает ударная ионизация, приводящая к пробою.
При тепловом пробое происходит разогрев диэлектрика в электрическом поле, при котором происходит термическое повреждение или разрушение, например растрескивание, обугливание и т. д. Причиной разогрева могут быть диэлектрические потери или увеличение электропроводности диэлектрика и значительное не пропорциональное возрастание объемного тока при повышении напряжения.
Прочность диэлектрика зависит от ряда условий: рода напряжения, скорости изменения его, продолжительности действия напряжения, формы электрического поля (формы электродов), толщины диэлектрика, его температуры, влажности, а у газов и от давления.
Для надежности работы электроустановки необходимо, чтобы все диэлектрики ее работали при напряженностях, не выше допустимых, которые должны быть в несколько раз меньше пробивных.