Самийнеміцний вид зв'язку - молекулярна зв'язок (зв'язок Ван-дер-Ваальса). Таказв'язок існує в деяких речовинах між молекулами з ковалентнимивнутрішньомолекулярними зв'язками.
Міжмолекулярна тяжіння обумовлюється узгодженим рухомвалентних електронів в сусідніх, молекулах. У будь-який момент часу електронимаксимально віддалені один від одного і максимально наближені до позитивнихзарядам. При цьому сили тяжіння валентних електронів позитивно зарядженимиостовами сусідніх молекул виявляються сильнішими сил взаємного відштовхуванняелектронів зовнішніх орбіт. Зв'язок Ван-дер-Ваальса спостерігається між молекуламидеяких речовин (наприклад, парафіну) мають низьку температуруплавлення, що свідчить про неміцність їх кристалічної решітки.
Основним, характерним для будь-якого діелектрикапроцесом, що виникає при впливі на нього електричної напруги,є поляризація - обмежене зсув зв'язаних зарядів абоорієнтація дипольних молекул.
дипольного-релаксаційна поляризація для стислості називаєтьсядипольної. Відрізняється від електронної та іонної поляризації тим, що вона пов'язаназ тепловим рухом частинок. Дипольні молекули, що знаходяться в хаотичномутепловому русі, частково орієнтуються під дією поля, що і єпричиною поляризації.
Дипольна поляризація можлива, якщо молекулярнісили не перешкоджають диполя орієнтуватися уздовж поля. Зі збільшеннямтемператури молекулярні сили послаблюються, в'язкість речовини знижується, щоповинно посилювати дипольні поляризацію, однак в той же час зростає енергіятеплового руху молекул, що зменшує ориентирующее вплив поля. Тому ззбільшенням температури, дипольна поляризація спочатку зростає (покиослаблення молекулярних сил позначається сильніше, ніж зростання хаотичноготеплового руху), а потім, коли хаотичний рух стаєінтенсивніше, дипольна поляризація із зростанням температури починає падати.
Поворот диполів в напрямку поля у в'язкому середовищівимагає подолання деякого опору, а тому дипольна поляризаціяпов'язана з втратами енергії.
Діелектричнапроникність твердих тіл залежить від структурних особливостей твердогодіелектрика. У твердих тілах можливі всі види поляризації. Для твердихнеполярних діелектриків характерні ті ж закономірності, що й для неполярнихрідин і газів. Це підтверджується залежністю Оѕ r ( t ) для парафіну. Припереході парафіну з твердого стану в рідкий (температура плавлення близько+54 В° С) відбувається різке зменшення діелектричної проникності внаслідокзниження щільності речовини.
Газоподібніречовини характеризуються малими плотностями. Тому діелектричнапроникність всіх газів незначна і близька до одиниці. Якщо молекули газу полярніто поляризація може бути дипольної, однак і для полярних газів основнезначення має електронна поляризація.
Поляризаціярідин, що містять дипольні молекули, визначається електронній та дипольноїполяризациями. Чим більше електричний момент диполів і число молекул водиниці об'єму, тим більшою діелектричною проникністю володіють рідкідіелектрики. Діелектрична проникність рідких полярних діелектриківзмінюється в межах від 3 до 5,5.
Тверді діелектрики, що представляють собою іоннікристали з щільною упаковкою частинок, володіють електронною та іонноюполяризаціями і мають діелектричну проникність, що змінюється в широкихмежах. Для неорганічних стекол (квазіаморфних діелектриків)діелектрична проникність змінюється в межах від 4 до 20. Твердідіелектрики, що представляють собою іонні кристали з нещільної упаковкоючастинок, крім електронної та іонної поляризації мають іонно-релаксаційнуполяризацію і характеризуються невисоким значенням діелектричнимпроникності. Так наприклад Оѕ r кам'яної солі має значення6, корунду 10, рутил 110, а титанат кальцію 150. (Усі значення Оѕ r наведені длятемператури 20 В° С.)
Полярні органічні діелектрики виявляютьдипольно-релаксаційну поляризацію в твердому стані. До таких діелектриківвідносяться целюлоза і продукти її переробки, полярні полімери.Дипольно-релаксаційна поляризація спостерігається також у льоду. Діелектричнапроникність зазначених матеріалів у великій мірі залежить від температури івід частоти прикладеної напруги, підкоряючись тим же закономірностям, якіспостерігаються для полярних рідин.
Можна відзначити, що діелектрична проникністьльоду різко змінюється в залежності від температури і частоти. При низьких частотахі температурі, близької до Про В° С, лід, як і вода, має Оѕ r ~ 80, однак з пониженнямтемператури Оѕ r швидко падає і доходить до 2,85.
Діелектрична проникність складнихдіелектриків, що представляють собою механічну суміш двох компонентів зрізними діелектричними проницаемостями визначається, в першому наближенні, напідставі логарифмічного закону змішання.
Струм в газахможе виникнути тільки при наявності в них іонів чи вільних електронів.Іонізація нейтральних молекул газу виникає або під дією зовнішніхфакторів, або внаслідок зіткнень заряджених частинок з молекулами.
Електропровідністьрідких діелектриків тісно пов'язана з будовою молекул рідини. У неполярнихрідинах електропровідність залежить від наявності дисоційованому домішок, втому числі вологи. У полярних рідинах електропровідність визначається не тількидомішками, але іноді і дисоціацією молекул самої рідини. Струм в рідиніможе бути обумовлений як пересуванням іонів, так і переміщенням щодовеликих заряджених колоїдних часток.
Електропровідність твердих тіл обумовлюється пересуванням,як іонів самого діелектрика, так і іонів випадкових домішок, а у деякихматеріалів може бути викликана наявністю вільних електронів. Електроннаелектропровідність найбільш помітна при сильних електричних полях.
В діелектриках з атомної або молекулярноїгратами електропровідність пов'язана тільки з наявністю домішок, питомапровідність їх вельми мала.
У системі СІ питомий об'ємний опір ПЃ v рівно об'ємномуопору куба з ребром в 1 м, подумки вирізаного з досліджуваногоматеріалу (якщо струм проходить крізь куб, від однієї його грані до протилежної),помноженому на 1 м.
Для плоского зразка матеріалу в однорідному поліпитомий об'ємний опір (Ом-метр) розраховується за формулою
ПЃ = RS / h ,
де
R - об'ємний опірзразка, Ом;
S - площа електрода, м 2 ;
h - товщина зразка, м.
Питома об'ємна провідність Оі вимірюється в Сіменса наметр
Втрати в діелектрику (діелектричні втрати) -це потужність, що розсіюється в діелектрику при впливі на нього електричногополя і викликає нагрівання діелектрика. Втрати в діелектриках спостерігаються як призмінній напрузі, так і при постійному, оскільки в матеріалівиявляється наскрізний струм, обумовлений провідністю.
При постійній напрузі немає періодичної поляризації.Якість матеріалу при цьому характеризується значеннями питомого об'ємного іповерхневого опорів. При змінній напрузі необхідно використовуватиякусь іншу характеристику якості матеріалу, так як в цьому випадку, крімнаскрізного струму, виникають додаткові причини, що викликають втрати в діелектрику.
Діелектричні втрати в електроізоляційніматеріалі можна характеризувати розсіюваною потужністю, віднесеної до одиниціобсягу, або питомими втратами; частіше для оцінки здатності діелектрикарозсіювати потужність в електричному полі користуються кутом діелектричнихвтрат, а також тангенсом цього кута.
Неприпустимо великі діелектричні втрати вЕлектроізоляційні матеріали викликають сильне нагрівання виготовленого з ньоговироби і можуть призвести до його тепловому руйнуванню. Навіть якщо напруга,прикладена до діелектрика, недостатньо, велике для того, щоб за рахунокдіелектричних втрат міг статися неприпусти...
