Диэлектрики в электрическом поле.

В диэлектриках практически отсутствуют свободные носители зарядов. Все носители зарядов диэлектриков входят в состав их молекул, связанны между собой и под действием внешнего поля могут смещаться лишь на очень малые расстояния: в пределах молекулы или атома.

Многие диэлектрики имеют полярные молекулы. При электрической нейтральности молекулы в целом ее положительный и отрицательный заряды расположены ассиметрично, что позволяет представить полярные молекулы так называемыми электрическими диполями, т.е. как пару разноименных зарядов, находящихся на небольшом расстоянии друг от друга.

Как под действием внешнего электрического поля ведут себя диполи диэлектрика? Перемещаются к поверхности тела ?

д) да; е) нет.

Отсутствии внешнего электрического поля молекулы диэлектрика ориентированы произвольно. Во внешнем поле (рис. 1.5) на каждый диполь действуют две силы, стремящиеся его повернуть.

Рис. 1.5

Смещение зарядов или ориентация диполей под воздействием электрического поля называется поляризацией диэлектрика.

Результатом поляризацией диэлектрика является образование в нем собственного электрического поля, направленного встречно внешнему (рис. 1.5).

При этом результирующая напряженность поля внутри диэлектрика равна нулю?

ж) да; з) нет.

Диэлектрик ослабляет электрическое поле. Величина, показывающая, во сколько раз уменьшится напряженность поля, если вместо вакуума применить диэлектрик, называется относительной диэлектрической проницательностью ε.

Диэлектрическая проницательность – одна из важнейших характеристик диэлектриков.

Ее значения для различных материалов приводятся в справочниках.

Под действием электрического поля в диэлектрике наблюдается рассеяние части энергии поля, которая превращается в теплоту. Значение этой энергии в единицу времени (мощность) принято называть диэлектрическими потерями. Диэлектрические потери в постоянном электрическом поле обусловлены протекающим через диэлектрик током. В переменном поле к ним добавляются потери, связанные с поляризацией диэлектрика.

Диэлектрические потери вызывают нагрев изоляционных конструкций электроустановок и ухудшают условия их работы.

С другой стороны, нагревание некоторых веществ за счет диэлектрических потерь используется для их сушки или ускорения химических реакций.

Диэлектрики сохраняют свои электроизоляционные свойства до определенных значений напряженности поля. При испытании диэлектриков, повышая напряженность электрического поля, достигают таких ее значений, при которых наступает пробой диэлектрика (разрушение его действием сильного электрического поля), Напряженность поля, при которой наступает пробой диэлектрика, называется пробивной напряженностью Еприли электрической прочностью диэлектрика, а напряжение при пробое – пробивным напряжением Uпр.

Электрическая прочность – основное свойстводиэлектриков.

Рабочие напряженности диэлектриков принимают в несколько раз (например, в 3 раза) меньше их электрической прочности исходя из требований надежности.