Cablu coaxial de înaltă frecvență cu lungime l = 14cm
este situat pe suprafața carcasei metalice a blocului (figura 2), unde numerele indică:
1 - conductă internă de cupru cu diametrul D1 = 0,9 mm;
2 - izolație internă din polietilenă (# 949; 2 = 2,3; # 961; 2 = 10 14 Ohm · m);
3 - panglica cu ochiuri de cupru cu diametrul interior D2 = 5,7 mm și grosime # 948; = 0,3 mm;
4 - un strat izolator exterior de grosime h = 0,9 mm, realizat din material plastic din polivinilclorură
Calculați capacitatea și rezistența de izolație:
a) între conductorul interior și panglica, dacă cablul este deschis la capete;
b) între panglica cablului și corpul unității, presupunând că suprafața cablului este în contact cu corpul 5 într-o secțiune de dimensiune a = 1 mm.
a) Secțiunea cablului (fig. 2) separarea în porțiunea de izolație din polietilenă 2 dx grosime infinitezimale având coordonate x, măsurată din centrul cablului. Lungimea unui cerc cu raze x și x + dx poate fi considerată a fi aceeași.
Apoi rezistența zonei de izolație de grosime dx (cu coordonate x) la curentul de scurgere Iut este egală cu
Proprietăți electrofizice ale dielectricilor.
Întrebarea nr. 5: Polarizarea dielectricilor. Tipuri de polarizare.
Substanța introdusă în câmpul electric poate să o modifice substanțial. Acest lucru se datorează faptului că substanța constă din particule încărcate. În absența unui câmp extern, particulele sunt distribuite în interiorul substanței, astfel încât câmpul electric creat de ei, în medie, în volume, inclusiv un număr mare de atomi sau molecule, este zero. În prezența unui câmp extern, apare o redistribuire a particulelor încărcate și apare un câmp electric adecvat în substanță. Câmpul electric total este adăugat în conformitate cu principiul suprapunerii din câmpul extern și câmpul intern al substanței create de particulele încărcate.
Spre deosebire de conductori, nu există sarcini electrice gratuite în izolatoare (izolatoare). Ele constau din atomi sau molecule neutre. Particulele încărcate într-un atom neutru sunt legate unul de celălalt și nu se pot mișca sub acțiunea unui câmp electric pe întregul volum al dielectricului.
Atunci când un dielectric este introdus într-un câmp electric extern, o anumită redistribuire a sarcinilor care intră în compoziția atomilor sau a moleculelor apare în el. Ca urmare a acestei redistribuiri, pe suprafața eșantionului dielectric apar taxe excesive necompensate. Toate particulele încărcate care formează încărcări legate macroscopice sunt încă incluse în atomii lor.
Tensiunile legate creează un câmp electric care este îndreptat în interiorul dielectricului opus vectorului de intensitate câmp extern. Acest proces se numește polarizarea unui dielectric. Ca rezultat, câmpul electric total din interiorul dielectricului este mai mic decât câmpul extern în modul
Cantitatea fizică egală cu raportul dintre rezistența absolută a câmpului electric extern în vid și puterea absolută a câmpului într-un dielectric uniform este numită permitivitatea substanței.
Există mai multe mecanisme de polarizare a dielectricilor. Principalele acestea sunt polarizările orientate și electronice. Aceste mecanisme se manifestă în principal în polarizarea dielectricelor gazoase și lichide.
Orientarea sau polarizarea dipolar apare în cazul dielectricilor polari compuse din molecule în care distribuția centrelor de sarcini pozitive și negative nu coincid. Astfel de molecule sunt dipoli microscopice electrice - o combinație de două taxa neutre, egale în mărime și opuse în semn, dispuse la o distanță unul față de celălalt. Momentul dipolului este, de exemplu, molecula de apă, precum și moleculele unui număr de alte dielectrice (H2S, NO2, etc.).
In absenta unei axe de câmp electric dipoli moleculare externe sunt orientate în mod aleatoriu din cauza mișcării termice, astfel încât pe suprafața dielectric, și în orice element de volum în sarcina electrică medie este zero.
Atunci când un dielectric este introdus într-un câmp extern, apare o orientare parțială a dipolilor moleculari. Ca rezultat, pe suprafața dielectricului apar supraîncărcări necompensate, creând un câmp direcționat spre câmpul exterior (figura 1).
Polarizarea unui dielectric nepolar.
Electrică taxa asociată câmp care apare atunci când polarizarea dielectricilor polari și non-polari, modificări modulo în direct proporțional cu valoarea absolută a câmpului extern într-un foarte puternic câmpuri electrice, acest model poate fi încălcată, apoi manifesta diverse efecte neliniare. În cazul dielectricilor polari, în câmpuri puternice, un efect de saturație poate fi observat atunci când toate dipolele moleculare se aliniază de-a lungul liniilor de forță. În cazul dielectricilor nepolare puternic câmp extern, cu modulul comparabil intra-domeniu pot deforma în mod substanțial atomii sau moleculele de materie și de a schimba proprietățile lor electrice. Cu toate acestea, aceste fenomene nu sunt aproape niciodată observate, deoarece pentru aceasta avem nevoie de câmpuri cu o putere (10 10 -10 12) V / m. Între timp, mult mai devreme, apare o defecțiune electrică a dielectricului.
În multe molecule nepolare, cochilii de electroni sunt deformați în timpul polarizării, iar acest mecanism se numește polarizare electronică. Acest mecanism este universal, deoarece deformarea cojilor electronici sub acțiunea unui câmp extern are loc în atomii, moleculele și ionii oricărui dielectric.
În cazul dielectricilor cristaline solide se observă o polarizare ionică așa-numita, prin care ionii de semne opuse care constituie rețeaua cristalină, prin aplicarea unui câmp extern sunt deplasate în direcții opuse, care la fețele de cristal apar cheltuieli (necompensate) aferente. Un exemplu de un astfel de mecanism poate servi ca polarizarea cristal NaCl, în care ionii de Na + și Cl - cuprind două sublattices, nested unul în celălalt. În absența unui câmp extern, fiecare celulă elementară a cristalului este electric și NaCI nu are momentul dipolar. Într-un câmp electric extern ambele sublattices sunt deplasate în direcții opuse, adică. E. Cristalul este polarizată.
Când un dielectric neuniform este polarizat, încărcările legate pot apărea nu numai pe suprafețe, ci și în volumul dielectricului. În acest caz, câmpul electric al sarcinilor legate și câmpul total pot avea o structură complexă, în funcție de geometria dielectricului. Afirmația că câmpul electric din dielectric în # 949; ori mai mică în valoare absolută în comparație cu câmpul extern este strict valabilă numai în cazul unui dielectric omogen umplând întregul spațiu în care este creat câmpul extern. În special:
Dacă este într-un dielectric omogen cu permitivitate dielectrică # 949; există o sarcină punct Q, apoi intensitatea câmpului creată de această încărcare la un moment dat și potențialul # 966; în # 949; ori mai puțin decât în vid:
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: