ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Глава И Природа дипольного момента и методы его определения Природа дипольного момента из "Дипломные моменты в органической химии" До сих пор мы говорили о поведении диэлектрика в статическом электрическом поле, частота колебаний которого равна нулю. Свойства диэлектрика в таком поле описываются значением его статической диэлектрической проницаемости е . [c.30] Выще мы уже отметили, что поляризация диэлектрика в электрическом поле обладает некоторой инерцией. При наложении внещнего электрического поля молекулярная поляризация диэлектрика достигает своего статического значения не мгновенно, а через определенное время. Если внезапно снять электрическое поле, спад поляризации, вызванный тепловым движением молекул, также происходит постепенно. Тепловое движение, вызывая перераспределение ориентаций молекул, постепенно возвращает диэлектрик к исходному состоянию, отвечающему равномерному распределению в отсутствие внешнего электрического поля. [c.31] Здесь Ло и т — постоянные, не зависящие от временя, но являющиеся функциями температуры и состава диэлектрика. [c.31] Е (рис. 4). Причина падения молекулярной поляризации заключается в том, что в быстронеременных полях диполи молекул диэлектрика, обладаюнднх моментом инерции, не успевают следовать за быстрыми изменениями направления поля, вследствие чего ориентационная поляризация полностью исчезает, а диэлектрическая проницаемость уменьшается от е., до ёоо. [c.32] Перейдем к краткому рассмотрению диэлектрических свойств вещества, помещенного в переменное электрическое поле при промежуточных частотах. [c.32] Однако в реальном диэлектрике, благодаря поглощению и рассеиванию энергии, емкостной ток будет опережать напряжение по фазе не на 90°, а нэ меньшую величину (рис. 5). Угол 6, дополняющий угол сдвига фаз между силой тока и напряжением до 90°, принято называть углом диэлектраческих потерь. [c.33] Отметим, что рассеивание энергии в диэлектрике обусловлено активной составляющей полного тока, совпадающей по фазе с приложенным напряжением. В связи с этим при оценке диэлектрических свойств вещества следует исходить из отношения активного тока к емкостному. Во всяком случае, вещество можно рассматривать как диэлектрик, если его активная составляющая не очень превышает емкостную составляющую. [c.33] Отношение тока потерь (активной составляющей) к емкостному току выражается тангенсом угла диэлектрических потерь, являющегося важной характеристикой диэлектрического вещества. [c.33] Экспериментально обычно определяют не величину угла диэлектрических потерь, а его тангенс. [c.33] В соотношении (1.70) ъ — измеренная величина диэлектрической проницаемости вещества, которым заполнено межэлектродное пространство конденсатора, а е —так называемый коэффициент диэлектрических потерь. [c.33] Последнее уравнение эквивалентно соотношению е = —. [c.33] Если активная составляющая комплексной диэлектрической проницаемости не равна нулю, величина будет несколько меньше значения ва, входящей в уравнения (1.49) и (1.55). С другой стороны, при очень высоких частотах, когда со,- оо, е стремится к величине оптической диэлектрической проницаемости е=о, т. е. [c.34] Уравнения (1.73) — (1.75) описывают поведение диэлектрикав переменном электрическом поле. Вывод их основан на предположении, что процесс установления равновесия подчршяется экспоненциальному закону (1.66). В большинстве случаев это справедливо при Bs — есх..С1 [4]. Этому условию отвечают разбавленные растворы. [c.34] Действительная и мнимая составляющие комплексной диэлектрической проницаемости зависят не только от частоты, но и от температуры. Однако температурная зависимость их проявляется не в явной форме, а через зависящие от температуры время релаксации и разность 8s — Еоо. [c.34] Эти уравнения удовлетворительно описывают (качественно) изменения диэлектрической проницаемости и диэлектрических потерь независимо от механизма протекающих процессов в диэлектриках. Для ряда простых веществ количественные изменения также совпадают с экспериментальными данными [39]. [c.35] Из уравнения (1.77) следует, что коэффициент диэлектрических потерь приближается к нулю как для малых, так и для больщих значений сот. Такое, заключение соответствует рассмотренным выще представлениям об отставании ориентационной поляризации от поля. [c.35] Если теперь по оси ординат отложить значения г , а по оси абсцисс значения г в зависимости от частоты со, то точки, соответствующие уравнениям Дебая, будут лежать на полукруге с центром (рис. 7). [c.35] В литературе приводятся данные, подтверждающие справедливость формул Дебая. Так, полуокружности, построенные на основании экспериментальных данных для н-пропана [40], нитробензола [5], ряда однозамещенных бензола СеНзХ [41] (Х = Р, С1, Вг, СЫ) и других соединений, хорошо согласуются с теорией Дебая, учитывающей только одно время релаксации. [c.35] Однако вред1я релаксации молекул полярных диэлектриков, как правило, неодинаково, поэтому имеет место распределение мЪлекул по времени релаксации. Особенно широк диапазон распределения по времени релаксации для высокополимерных соединений [42, 43]. [c.36] Формула (1.81) не является строгой, так как вместо микроскопической вязкости используется макроскопическая вязкость и молекула рассматривается как шар, двигающийся в непрерывной вязкой среде. В работе [46] теория Дебая была обобщена для эллипсоидальных молекул. [c.36] Вернуться к основной статье