Materiály a technická dokumentace - UMEL - Vysoké učení ...

Materiály a technická dokumentace, část Materiály v elektrotechnice 101
′
C
C
0 v v
ε = = = = +
(5.8)
0
Q
Q
0
Q + Q
Q
0
1 Q
Q
0
D = D 0 + P = ε 0 .E + P (5.9)
P = D - D 0 = (ε´ - 1)ε 0 . E = k . ε 0 . E (5.10)
k = ε - 1 =
plošná hustota vázaného náboje
plošná hustota volného náboje
C … kapacita kondenzátoru
(F)
C 0 … kapacita vakuového kondenzátoru (geometrická kapacita) (F)
D … elektrická indukce (C m -2 )
D 0 … elektrická indukce ve vakuu (C m -2 )
ε 0 … permitivita vakua (ε 0 = 8,854 . 10 -12 F m -1 )
• Dielektrická susceptibilita k má v elektrickém poli vždy kladnou hodnotu (k > 0). Ve
vakuu je k = 0.
• Podle velikosti k se dielektrika rozdělují na dvě skupiny:
paraelektrika, jejichž k může sahat od hodnot nepatrně větších než nula až
k hodnotám okolo 100,
feroelektrika, vyznačující se velkou dielektrickou susceptibilitou, která může
dosahovat hodnot řádů 10 2 až 10 4 .
Clausiova-Mosottiho rovnice
ε ′ −1
n.
α
= =
ε ′ + 2 3. ε
0
p
(-) (měrná polarizace) (5.11)
1 + 2 p
ε ′ =
(5.12)
1 − p
5.2.2 Polarizační mechanismy
V dielektrických látkách se často vyskytuje současně několik druhů polarizací, přičemž slabší
z nich bývají překryty mechanismy silnějšími. Zpravidla se rozlišují
• jevy s rychlým průběhem, tzv. pružné (elastické) polarizace,
• jevy s pomalým průběhem, tzv. relaxační polarizace.
• Pružné polarizace
Vyznačují se extrémně krátkou dobou trvání; proběhnou prakticky okamžitě, pružně a bez
ztrát energie. Nejsou závislé na kmitočtu v celém rozsahu kmitočtů používaných
v elektrotechnice.
• Relaxační polarizace
Vyznačují se tím, že po přiložení elektrického pole přibývá polarizace pomalu a obdobně -
polarizace pomalu ubývá po odpojení pole. Doby, potřebné k ustálení těchto jevů, jsou
relativně dlouhé. Časový průběh jejich doznívání je exponenciální, charakterizovaný časovou
konstantou τ (s), tzv. relaxační dobou. Pomalé polarizace jsou značně závislé na teplotě. Jsou
vždy provázeny ztrátami energie v dielektriku, které se tím ohřívá.
Závislosti P = F (t):
⎡ ⎛ t ⎞⎤
po připojení elektrického pole: P = Pn ⎢1 − exp⎜
− ⎟⎥ (5.13)
⎣ ⎝ τ ⎠ ⎦