Дипольно-релаксационная поляризация. Заключается в повороте (ориентации) дипольных молекул в направлении электрического поля.
а) б)
а) – при отсутствии электрического поля; б) – при воздействии электрического поля
Рисунок 2.1 - Схематическое изображение дипольной поляризации
Из рисунка видно, что при воздействии электрического поля дипольные молекулы, находящиеся в хаотическом тепловом движении, ориентируются в направлении внешнего электрического поля, создавая эффект поляризации диэлектрика. При снятии поля поляризация нарушается беспорядочным тепловым движением молекул, а поляризованность Р спадает по экспоненциальному закону какое-то время называемое временем релаксации. Это промежуток времени, в течение которого поляризованность уменьшается в 2,7 раза от первоначальной. Обычно время составляет с , т.е. она возможна на низких частотах до Гц, при этом возникают потери энергии и процесс зависит от Т°. Данная поляризация свойственна полярным диэлектрикам.
Ионная-релаксационная поляризация.Обусловлена смещением слабо связанных ионов под действием внешнего электрического поля на расстояние, превышающее постоянную кристаллической решетки. Она наблюдается в неорганических кристаллических диэлектриках ионной структуры с неполной упаковкой ионов, процесс происходит с потерей энергии и усиливается с повышением Т°.
Миграционная поляризация. Она наблюдается в некоторых диэлектриках (неоднородных) особенно с полупроводниковыми включениями. Это вид поляризации заключается в перемещении (миграции) зарядов в этих включениях до их границ и накоплении зарядов на границах раздела.
Эти процессы медленные и могут продолжаться секунды и даже часы, и поэтому поляризация возможна на низких частотах.
Самопроизвольная (спонтанная) поляризация.Такая поляризация свойственна сегнетоэлектрикам.
Классификация диэлектриков по виду поляризации:
Неполярные – не содержащие электрических диполей, способных к неориентации во внешнем электрическом поле. Им свойственна электрическая поляризация. К ним относятся: полистирол, полиэтилен, фторопласт-4, бензол, воздух и т.п.
Полярные – содержат электрические диполи, которые способны к переориентации. Наблюдается как электронная, так и дипольно-релаксационная поляризации. Они обладают пониженными электрическими свойствами и применяются в качестве электроизоляционных материалов в области низких частот. К ним относятся: органическое стекло, фторопласт –3, лавсан и др.
Диэлектрики с ионной структурой. К ним относятся твердые неорганические диэлектрики с выше перечисленными поляризациями и делятся по потерям на 2 группы:
1) кварц, слюда, корунд, рутил и др., с электронной и ионной видами поляризаций;
2) стекло, керамика, микалекс и др., с электронной, ионной и релаксационной поляризацией;
3) сегнетоэлектрики - диэлектрики, обладающие спонтанной поляризацией – титанит бария, стронция, сегнетовая соль.