Релаксаційна поляризація - Велика Енциклопедія Нафти та Газа, стаття 1
Релаксаційна поляризація
Релаксаційна поляризація виникає при усуненні слабко пов'язаних між собою дипольних молекул, електронів чи іонів. Їхня поява зазвичай обумовлена дефектами кристалічної решітки. Слабозв'язані частинки на відміну від пружно-пов'язаних здійснюють не тільки теплові коливання щодо деякої рівноваги в кристалічній решітці, але й стрибком змінюють своє рівноважне положення під дією флуктуації теплового руху. При цьому вони залишаються в межах деякого обсягу, що становить глибоку потенційну яму. [1]
Релаксаційна поляризація, властива полярним діелектрикам - діелектрикам другого класу (дипольна і структурна) і встановлюється за час т 105н - 107 с, є інерційною. Інерційність обумовлена тим, що у діапазоні частот 10е - 107 Гц дипольні молекули не встигають повертатися при швидких змін напрямку електричного поля. Внаслідок цього діелектрична проникність знижується і на частоті /lO8 - 107 Гц набуває значення, властивого деформаційної поляризації. Таке значення отримує діелектрична проникність полярних рідин при низьких температурах, коли рідина замерзає і диполі не здатні повертатися. Релаксаційна поляризація пов'язана зі значними втратами, зумовленими тертям молекул при їхньому обертанні. [2]
Релаксаційна поляризація виникає при усуненні слабко пов'язаних між собою дипольних молекул, електронів або гонів. [4]
Теорія релаксаційної поляризації добре підтверджується експериментально. [5]
До релаксаційної поляризації слід віднести також спонтанну (мимовільну) поляризацію, що проявляється в сегнетоелектриках. Для цього виду поляризаціїдіелектрична проникність залежить від напруженості електричного поля, чого немає при розглянутих видах поляризації. У конденсаторобудуванні як сегнетоелектрики застосовуються сег-нетокерамічні низькочастотні матеріали на основі титанату барію (ВАТЮя) та інших сполук. [6]
Крім розглянутих видів релаксаційної поляризації у твердих діелектриках часто спостерігається ще один її різновид - об'ємна поляризація. Заряди в діелектриці виявляються зміщеними, але не на мікровідстань, як за інших видів поляризації, а на макроскопічні відстані. Просування вільних зарядів можуть заважати дефекти кристалічних ґрат, які здатні в деяких випадках захоплювати електрони та іони. [7]
Вид частотних характеристик релаксаційної поляризації, показаних на рис. 9 - 7, фізично пояснюється зменшенням напівперіоду напруженості електричного поля зі збільшенням частоти. Зі зростанням частоти поляризація не встигає завершитися за половину періоду. Вже при частоті релаксації з 1/т напівперіод Т/2 лт і поляризація помітно відстає по фазі. [8]
Перший молекулярний опис релаксаційної поляризації в діелектриках було зроблено Дебаєм. Він постулював, що дипольні молекули в процесі їхньої орієнтації полем повинні обертатися, роблячи роботу проти сил тертя, зумовлених суударениями. [9]
До діелектриків з дипольною релаксаційною поляризацією відносяться такі полярні рідини, як вода, нітробензол, спирт, ацетон, соляна кислота, гліцерин та ін. органічне скло, ебоніт, каніфоль та каніфольні компаунди. [10]
При подальшому підвищенні частотирелаксаційна поляризація взагалі перестає розвиватися і залишається тільки пружна поляризація, що виникає без запізнення. [12]
Найбільш часто зустрічається видом релаксаційної поляризації є дипольна поляризація, що виникає в полярних діелектриках при слабких зв'язках між молекулами. Молекули полярних діелектриків мають власний електричний момент, який залежить від напруженості зовнішнього електричного поля. Після включення поля найімовірнішим напрямом молекулярних дипольних моментів стає напрям вектора напруженості електричного поля. Під впливом флуктуації теплового руху більшість дипольних моментів орієнтується у цьому напрямі. [13]
Такий вид поляризації називають релаксаційною поляризацією. [14]