ДИЭЛЕКТРИ́ЧЕСКИЕ ПОТЕ́РИ
-
Рубрика: Физика
-
-
Скопировать библиографическую ссылку:
ДИЭЛЕКТРИ́ЧЕСКИЕ ПОТЕ́РИ, часть энергии переменного электрич. поля, которая преобразуется в теплоту в диэлектрике. Все движения частиц в веществе связаны с диссипацией части энергии, сообщённой частицам электрич. полем. В конечном счёте эта часть энергии превращается в теплоту. Д. п. зависят от частоты $ω$ переменного электрич. поля.
Если осн. роль в поляризации диэлектрика играют малые смещения электронов и ионов, то диэлектрик можно рассматривать как совокупность гармонич. осцилляторов, испытывающих в переменном поле вынужденные колебания. Потери энергии при таких колебаниях максимальны, если $ω$ близка к частоте собственных колебаний осциллятора (резонанс). При выходе частоты из области резонанса амплитуда колебаний и скорости частиц быстро уменьшаются и Д. п. становятся небольшими. При электронном механизме поляризации максимум потерь приходится на оптич. частоты (порядка 1015 Гц), поэтому для электротехнич. и радиотехнич. частот Д. п. ничтожны. При поляризации, обусловленной смещением ионов, максимум Д. п. расположен в ИК-диапазоне (1012 –1013 Гц). Ещё меньшие частоты соответствуют максимуму Д. п. при ориентационной поляризации. Если период колебаний внешнего поля меньше времени, необходимого для выстраивания дипольных моментов вдоль поля, поляризация почти не успевает устанавливаться и Д. п. малы. При низких частотах поляризация успевает следовать за полем, т. е. смещения частиц велики, но из-за больших величин времени смещений Д. п. также малы. Максимум Д. п. имеет место при наложении переменного поля, период $T$ которого примерно равен времени установления ориентации молекул (времени релаксации). Для воды, поляризация которой в осн. ориентационная, $T$ порядка 10–10 с.
Количественной характеристикой Д. п. является величина тангенса угла Д. п. $\mathrm{tg}δ$ (угол $δ$ – разность фаз между векторами поляризации $\boldsymbol P$ и напряжённости $\boldsymbol E$ электрич. поля).
Реальные диэлектрики обладают конечной электрич. проводимостью σ, с наличием которой также связана часть Д. п. При низких частотах джоулевы потери, связанные с проводимостью, могут оказаться существенными, т. к. их величина не равна нулю при $ω→0$. Если Д. п. обусловлены только проводимостью, то $\mathrm{tg}δ=4πσ/ω$ (в системе СГСЭ).