Propriétés électriques de base des diélectriques. Que sont les diélectriques et où sont-ils utilisés Propriétés diélectriques

Toutes les substances liquides et solides par la nature de l'action sur elles champ électrostatique divisé en conducteurs, semi-conducteurs et diélectriques.

Diélectriques (isolants) Substances qui conduisent mal ou pas du tout l'électricité. Les diélectriques comprennent l'air, certains gaz, le verre, les plastiques, diverses résines et de nombreux types de caoutchouc.

Si des corps neutres constitués de matériaux tels que le verre, l'ébonite sont placés dans un champ électrique, on peut observer leur attraction à la fois pour les corps chargés positivement et négativement, mais beaucoup plus faible. Toutefois, lors de la séparation de ces organismes dans champ électrique leurs parties s'avèrent neutres, comme tout le corps dans son ensemble.

Par conséquent, dans de tels corps, il n'y a pas de particules libres chargées électriquement, capable de se déplacer dans le corps sous l'influence d'un champ électrique externe. Les substances qui ne contiennent pas de particules libres chargées électriquement sont appelées diélectriques ou isolants.

L'attraction des corps diélectriques non chargés sur les corps chargés s'explique par leur capacité à polarisation.

Polarisation- le phénomène de déplacement de charges électriques liées à l'intérieur des atomes, des molécules ou à l'intérieur des cristaux sous l'action d'un champ électrique extérieur. Le plus simple exemple de polarisation est l'action d'un champ électrique externe sur un atome neutre. Dans un champ électrique externe, la force agissant sur la coque chargée négativement est dirigée à l'opposé de la force agissant sur le noyau positif. Sous l'influence de ces forces, la couche électronique est quelque peu déplacée par rapport au noyau et déformée. L'atome reste généralement neutre, mais les centres de charge positive et négative en lui ne coïncident plus. Un tel atome peut être considéré comme un système de deux charges ponctuelles égales en valeur absolue de signe opposé, appelé dipôle.

Si une plaque diélectrique est placée entre deux plaques métalliques de charges opposées, tous les dipôles du diélectrique sous l'action d'un champ électrique externe se révèlent être chargés positivement sur la plaque négative et chargés négativement sur la plaque chargée positivement. La plaque diélectrique reste généralement neutre, mais ses surfaces sont couvertes de charges liées de signe opposé.

Dans un champ électrique, les charges de polarisation sur la surface diélectrique créent un champ électrique opposé au champ électrique externe. En conséquence, l'intensité du champ électrique dans le diélectrique diminue, mais ne devient pas égale à zéro.

Le rapport du module d'intensité E 0 du champ électrique dans le vide au module d'intensité E du champ électrique dans un diélectrique homogène est appelé permittivité ɛ d'une substance :

ɛ \u003d E 0 / E

Lorsque deux charges électriques ponctuelles interagissent dans un milieu de permittivité ɛ, à la suite d'une diminution de l'intensité du champ de ɛ fois, la force de Coulomb diminue également de ɛ fois :

F e \u003d k (q 1 q 2 / ɛr 2)

Les diélectriques sont capables d'affaiblir un champ électrique externe. Cette propriété est utilisée dans les condensateurs.

Condensateurs- c'est appareils électriques stocker des charges électriques. Le condensateur le plus simple est constitué de deux plaques métalliques parallèles séparées par une couche diélectrique. Lors de la communication aux plaques égales en magnitude et opposées en charges de signe +q et -q entre les plaques crée un champ électrique d'intensité E. En dehors des plaques, l'action des champs électriques dirigés par des plaques chargées de manière opposée est mutuellement compensée, l'intensité du champ est nulle. Tension tu entre les plaques est directement proportionnelle à la charge sur une plaque, donc le rapport de charge qà la tension tu

C=q/U

est une valeur constante pour le condensateur pour toutes les valeurs de charge Q. Cette attitude DE s'appelle la capacité du condensateur.

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La constante diélectrique peut avoir une dispersion.

Un certain nombre de diélectriques présentent des propriétés physiques intéressantes.

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Livres

Diélectriques et Ondes, A. R. Hippel. L'auteur de la monographie portée à l'attention des lecteurs, chercheur bien connu dans le domaine des diélectriques, le scientifique américain A. Hippel a parlé à plusieurs reprises dans des périodiques et dans ...
Action du rayonnement laser sur les matériaux polymères. Fondements scientifiques et problèmes appliqués. En 2 livres. Livre 1. Matériaux polymères. Fondements scientifiques de l'action laser sur les diélectriques polymères, B. A. Vinogradov, K. E. Perepelkin, G. P. Meshcheryakova. Le livre proposé contient des informations sur la structure et les bases thermiques et propriétés optiques matériaux polymères, le mécanisme d'action du rayonnement laser sur eux dans l'infrarouge, le visible...

Un diélectrique est un matériau ou une substance qui ne transmet pratiquement pas de courant électrique. Une telle conductivité est obtenue grâce à un petit nombre d'électrons et d'ions. Ces particules sont formées dans un matériau non conducteur uniquement lorsque les propriétés à haute température sont atteintes. À propos de ce qu'est un diélectrique et sera discuté dans cet article.

La description

Chaque conducteur électronique ou radio, semi-conducteur ou diélectrique chargé laisse passer un courant électrique à travers lui-même, mais la particularité du diélectrique est que même à des tensions élevées supérieures à 550 V, un petit courant y circulera. Un courant électrique dans un diélectrique est le mouvement de particules chargées dans une certaine direction (il peut être positif ou négatif).

Types de courants

La conductivité électrique des diélectriques est basée sur :

Courants d'absorption - le courant qui circule dans le diélectrique à CC jusqu'à ce qu'il atteigne un état d'équilibre, changeant de direction lorsqu'il est allumé et alimenté, et lorsqu'il est éteint. À courant alternatif la tension dans le diélectrique y sera présente tout le temps tant qu'il sera sous l'action d'un champ électrique.
Conductivité électrique électronique - le mouvement des électrons sous l'influence d'un champ.
Conductivité électrique ionique - est le mouvement des ions. On le trouve dans les solutions électrolytiques - sels, acides, alcalis, ainsi que dans de nombreux diélectriques.
La conductivité électrique molionique est le mouvement de particules chargées appelées molions. On le trouve dans les systèmes colloïdaux, les émulsions et les suspensions. Le phénomène du mouvement des molions dans un champ électrique s'appelle l'électrophorèse.

Classés selon l'état d'agrégation et nature chimique. Les premiers sont divisés en solide, liquide, gazeux et solidifiant. Par nature chimique, ils sont divisés en matériaux organiques, inorganiques et organoéléments.

Par état d'agrégation :

Conductivité électrique des gaz. Les substances gazeuses ont une conductivité électrique plutôt faible. Elle peut se produire en présence de particules chargées libres, ce qui apparaît sous l'influence de facteurs externes et internes, électroniques et ioniques : rayonnement X et espèces radioactives, collisions de molécules et de particules chargées, facteurs thermiques.
Conductivité électrique d'un diélectrique liquide. Facteurs de dépendance : structure moléculaire, température, impuretés, présence de charges importantes d'électrons et d'ions. La conductivité électrique des diélectriques liquides dépend en grande partie de la présence d'humidité et d'impuretés. La conductivité de l'électricité des substances polaires est créée même à l'aide d'un liquide avec des ions dissociés. Lorsque l'on compare les liquides polaires et non polaires, les premiers ont un net avantage en termes de conductivité. Si le liquide est nettoyé des impuretés, cela contribuera à une diminution de ses propriétés conductrices. Avec une augmentation de la conductivité et de sa température, une diminution de sa viscosité se produit, entraînant une augmentation de la mobilité des ions.
diélectriques solides. Leur conductivité électrique est déterminée par le mouvement des particules diélectriques chargées et des impuretés. Dans les champs de courant électrique intense, la conductivité électrique est révélée.

Propriétés physiques des diélectriques

Lorsque la résistance spécifique du matériau est inférieure à 10-5 Ohm * m, elles peuvent être attribuées aux conducteurs. Si plus de 108 Ohm * m - aux diélectriques. Il y a des cas où la résistivité sera parfois plus de résistance conducteur. Dans l'intervalle 10-5-108 Ohm*m il y a un semi-conducteur. Le matériau métallique est un excellent conducteur de courant électrique.

Sur l'ensemble du tableau périodique, seuls 25 éléments appartiennent à des non-métaux, et 12 d'entre eux, éventuellement, auront des propriétés semi-conductrices. Mais, bien sûr, en plus des substances du tableau, il existe de nombreux autres alliages, compositions ou composants chimiques avec la propriété d'un conducteur, d'un semi-conducteur ou d'un diélectrique. Sur cette base, il est difficile de tracer une certaine ligne entre les valeurs de diverses substances avec leurs résistances. Par exemple, à un facteur de température réduit, un semi-conducteur se comportera comme un diélectrique.

Application

L'utilisation de matériaux non conducteurs est très répandue, car il s'agit de l'une des classes de composants électriques les plus couramment utilisées. Il est devenu tout à fait clair qu'ils peuvent être utilisés en raison de leurs propriétés sous une forme active et passive.

Sous une forme passive, les propriétés des diélectriques sont utilisées pour une utilisation dans un matériau isolant électrique.

Sous forme active, ils sont utilisés dans les ferroélectriques, ainsi que dans les matériaux pour émetteurs de technologie laser.

Diélectriques de base

Les types courants incluent :

Verre.
Caoutchouc.
Pétrole.
Asphalte.
Porcelaine.
Quartz.
Air.
Diamant.
Eau pure.
Plastique.

Qu'est-ce qu'un diélectrique liquide ?

Une polarisation de ce type se produit dans le champ du courant électrique. Les substances liquides non conductrices sont utilisées en ingénierie pour couler ou imprégner des matériaux. Il existe 3 classes de diélectriques liquides :

Les huiles de pétrole sont de faible viscosité et pour la plupart non polaires. Ils sont souvent utilisés dans les instruments à haute tension : l'eau à haute tension. est un diélectrique non polaire. L'huile de câble a trouvé une application dans l'imprégnation de fils de papier isolants avec une tension allant jusqu'à 40 kV, ainsi que des revêtements à base de métal avec un courant de plus de 120 kV. L'huile de transformateur a une structure plus propre que l'huile de condensateur. Ce type de diélectrique est largement utilisé en production, malgré son coût élevé par rapport aux substances et matériaux analogues.

Qu'est-ce qu'un diélectrique synthétique ? Actuellement, il est interdit presque partout en raison de sa forte toxicité, car il est produit à base de carbone chloré. Un diélectrique liquide à base de silicium organique est sûr et respectueux de l'environnement. Ce type ne provoque pas de rouille du métal et présente les propriétés d'une faible hygroscopicité. Il existe un diélectrique liquéfié contenant un composé organofluoré particulièrement apprécié pour sa non-combustibilité, ses propriétés thermiques et sa stabilité à l'oxydation.

Et le dernier type est les huiles végétales. Ce sont des diélectriques faiblement polaires, notamment les graines de lin, le ricin, le tung, le chanvre. L'huile de ricin est très chauffée et est utilisée dans les condensateurs en papier. Le reste des huiles est évaporé. L'évaporation en eux n'est pas causée par l'évaporation naturelle, mais par une réaction chimique appelée polymérisation. Il est activement utilisé dans les émaux et les peintures.

Conclusion

L'article décrit en détail ce qu'est un diélectrique. ont été mentionnés différentes sortes et leurs propriétés. Bien sûr, afin de comprendre la subtilité de leurs caractéristiques, vous devrez étudier plus en profondeur la section de physique les concernant.

DIÉLECTRIQUE Substances qui conduisent mal l'électricité. Le terme « diélectrique » a été introduit par M. Faraday pour désigner les substances dans lesquelles pénètre un champ électrostatique. Lorsqu'ils sont placés dans un champ électrique de n'importe quelle substance, les électrons et les noyaux atomiques subissent les forces de ce champ. En conséquence, une partie des charges se déplace dans une direction, créant un courant électrique. Les charges restantes sont redistribuées de manière à ce que les "centres de gravité" des charges positives et négatives soient décalés les uns par rapport aux autres. Dans ce dernier cas, on parle de polarisation de la matière. Selon lequel de ces deux processus (polarisation ou conductivité électrique) prévaut, les substances sont divisées en diélectriques (tous les gaz non ionisés, certains liquides et solides) et conducteurs (métaux, électrolytes, plasma).

La conductivité électrique des diélectriques est très faible par rapport aux métaux. La résistivité électrique des diélectriques est de 10 8 -10 17 Ohm cm, des métaux - 10 -6 -10 -4 Ohm cm.

La physique classique a tenté d'expliquer la différence quantitative de conductivité électrique des diélectriques et des métaux par le fait qu'il y a des électrons libres dans les métaux, tandis que dans les diélectriques, tous les électrons sont liés (appartiennent à des atomes individuels) et le champ électrique ne les arrache pas, mais ne les déplace que légèrement.

La théorie quantique d'un état solide explique la différence des propriétés électriques des métaux et des diélectriques par une distribution différente des électrons sur les niveaux d'énergie. Dans les diélectriques, le niveau d'énergie supérieur rempli d'électrons coïncide avec la limite supérieure de l'une des bandes autorisées (dans les métaux, il se situe à l'intérieur de la bande autorisée), et les niveaux libres les plus proches sont séparés de ceux remplis d'une bande interdite, dont les électrons ne peut pas surmonter sous l'action de champs électriques pas trop forts (voir la théorie de la zone de bande). L'action du champ électrique se réduit à une redistribution de la densité électronique, ce qui conduit à la polarisation du diélectrique.

Polarisation des diélectriques. Les mécanismes de polarisation des diélectriques dépendent de la nature de la liaison chimique, c'est-à-dire de la distribution de la densité électronique dans les diélectriques. Dans les cristaux ioniques (par exemple, NaCl), la polarisation est le résultat d'un déplacement des ions les uns par rapport aux autres (polarisation ionique), ainsi que de la déformation des couches d'électrons des ions individuels (polarisation électronique), c'est-à-dire la somme des ions ioniques et les polarisations électroniques. Dans les cristaux à liaison covalente (par exemple, le diamant), où la densité électronique est uniformément répartie entre les atomes, la polarisation est due principalement au déplacement des électrons qui réalisent la liaison chimique. Dans les diélectriques dits polaires (par exemple, H 2 S solide), les groupes d'atomes sont des dipôles électriques, qui sont orientés de manière aléatoire en l'absence de champ électrique et acquièrent une orientation préférentielle dans le champ. Cette polarisation orientationnelle est typique de nombreux liquides et gaz. Un mécanisme similaire de polarisation est associé au "saut" sous l'action d'un champ électrique d'ions individuels d'une position d'équilibre dans le réseau à une autre. Particulièrement souvent, un tel mécanisme est observé dans les substances avec une liaison hydrogène (par exemple, la glace), où les atomes d'hydrogène ont plusieurs positions d'équilibre.

La polarisation des diélectriques est caractérisée par le vecteur de polarisation P, qui est le moment dipolaire électrique par unité de volume du diélectrique :

où p i - moments dipolaires des particules (atomes, ions, molécules), N - nombre de particules par unité de volume. Le vecteur P dépend de l'intensité du champ électrique E. En champ faible Ρ = ε 0 ϰΕ. Le coefficient de proportionnalité ϰ est appelé susceptibilité diélectrique. Souvent, au lieu du vecteur P, le vecteur d'induction électrique est utilisé (1)

où ε est la permittivité, ε 0 est la constante électrique. Les valeurs ϰ et ε sont les principales caractéristiques du diélectrique. Dans les diélectriques anisotropes (par exemple, dans les cristaux non cubiques), la direction P est déterminée non seulement par la direction du champ E, mais aussi par la direction des axes de symétrie du cristal. Par conséquent, le vecteur P fera des angles différents avec le vecteur E, selon l'orientation de E par rapport aux axes de symétrie du cristal. Dans ce cas, le vecteur D sera déterminé en fonction du vecteur E à l'aide non pas d'une valeur de ε, mais de plusieurs (dans le cas général, six) qui forment le tenseur de permittivité.

Diélectriques dans un champ alternatif. Si le champ E change dans le temps t, alors la polarisation du diélectrique n'a pas le temps de le suivre, puisque les déplacements de charge ne peuvent pas se produire instantanément. Comme tout champ alternatif peut être représenté comme un ensemble de champs qui évoluent selon une loi harmonique, il suffit d'étudier le comportement du diélectrique dans le champ E \u003d E 0 sinωt, où ω est la fréquence du champ alternatif, E 0 est l'amplitude de l'intensité du champ. Sous l'influence de ce champ, D et P oscilleront également harmoniquement et avec la même fréquence. Cependant, un déphasage δ apparaît entre les oscillations P et E, qui est provoqué par le décalage de la polarisation P par rapport au champ E. La loi harmonique peut être représentée sous une forme complexe E 0 . La permittivité dans ce cas est une grandeur complexe : ε(ω) = ε’ + iε’’, ε’ et ε’’ dépendent de la fréquence du champ électrique alternatif ω. Valeur absolue

détermine l'amplitude d'oscillation D, et le rapport ε'/ε" = tgδ est le déphasage entre les oscillations D et E. La valeur δ est appelée angle de perte diélectrique. Dans un champ électrique constant ω = 0, ε" = 0 , ε' = ε.

Dans les champs électriques alternatifs de hautes fréquences, les propriétés d'un diélectrique sont caractérisées par des indices de réfraction n et d'absorption k (au lieu de ε' et ε"). Le premier est égal au rapport des vitesses de propagation des ondes électromagnétiques dans un diélectrique et dans le vide. L'indice d'absorption k caractérise l'atténuation des ondes électromagnétiques dans un diélectrique. Les valeurs n, k, ε' et ε" sont liées par la relation (2)

Polarisation des diélectriques en l'absence de champ électrique. Dans un certain nombre de diélectriques solides (pyroélectriques, ferroélectriques, piézoélectriques, électrets), la polarisation peut exister même sans champ électrique, c'est-à-dire qu'elle peut être causée par d'autres raisons. Ainsi, dans les pyroélectriques, les charges sont disposées de manière si asymétrique que les centres de gravité des charges de signe opposé ne coïncident pas, c'est-à-dire que le diélectrique est spontanément polarisé. Cependant, la polarisation dans les pyroélectriques ne se manifeste que lorsque la température change, lorsque les charges électriques compensant la polarisation n'ont pas le temps de se réorganiser. Une variété de pyroélectriques sont des ferroélectriques, dont la polarisation spontanée peut changer considérablement sous l'influence de influences externes(température, champ électrique). Dans les piézoélectriques, la polarisation se produit lorsque le cristal est déformé, ce qui est associé aux caractéristiques de leur structure cristalline. La polarisation en l'absence de champ peut également être observée dans certaines substances telles que les résines et les verres, appelés électrets.

La conductivité électrique des diélectriques est faible, mais toujours différente de zéro. Les porteurs de charge mobiles dans les diélectriques peuvent être des électrons et des ions. Dans des conditions normales, la conductivité électronique des diélectriques est faible par rapport à la conductivité ionique. La conductivité ionique peut être due au mouvement des ions intrinsèques et des impuretés. La possibilité de mouvement des ions à travers le cristal est associée à la présence de défauts dans les cristaux. Si, par exemple, il y a une lacune dans un cristal, alors sous l'action du champ, un ion voisin peut l'occuper, l'ion suivant peut se déplacer dans la lacune nouvellement formée, etc. En conséquence, les lacunes se déplacent, ce qui conduit transfert de charge à travers tout le cristal. Le mouvement des ions se produit également à la suite de leurs sauts le long des interstices. Avec l'augmentation de la température, la conductivité ionique augmente. Une contribution appréciable à la conductivité électrique d'un diélectrique peut être apportée par la conductivité de surface (voir Phénomènes de surface).

claquage des diélectriques. La densité de courant électrique j à travers le diélectrique est proportionnelle à l'intensité du champ électrique E (loi d'Ohm) : j = ςЕ, où ς est la conductivité électrique du diélectrique. Cependant, dans des champs suffisamment forts, le courant monte plus vite que selon la loi d'Ohm. A une certaine valeur critique de E pr, un claquage électrique du diélectrique se produit. La valeur de E pr est appelée rigidité diélectrique du diélectrique. Lors d'une panne, la quasi-totalité du courant circule dans un canal étroit (voir Filage de courant). Dans ce canal, j atteint des valeurs importantes, ce qui peut conduire à la destruction du diélectrique : un trou traversant se forme ou le diélectrique est fondu à travers le canal. Des réactions chimiques peuvent avoir lieu dans le canal ; par exemple, du carbone se dépose dans des diélectriques organiques, du métal se dépose dans des cristaux ioniques (métallisation de canal), etc. Le claquage est facilité par les inhomogénéités toujours présentes dans le diélectrique, puisque le champ E peut localement augmenter aux endroits des inhomogénéités.

Dans les diélectriques solides, on distingue les pannes thermiques et électriques. Lors d'un claquage thermique, avec l'augmentation de j, la quantité de chaleur dégagée dans le diélectrique augmente et, par conséquent, la température du diélectrique, ce qui entraîne une augmentation du nombre de porteurs de charge n et une diminution de la charge spécifique. résistance électriqueρ. En cas de claquage électrique, lorsque le champ augmente, la génération de porteurs de charge sous l'action du champ augmente, et ρ diminue également.

La rigidité diélectrique des diélectriques liquides dépend dans une large mesure de la pureté du liquide. La présence d'impuretés et d'impuretés réduit considérablement E pr Pour les diélectriques liquides homogènes purs, E pr est proche de E pr des diélectriques solides. Un claquage dans un gaz est associé à une ionisation par impact et se manifeste sous la forme d'une décharge électrique.

Propriétés non linéaires des diélectriques. La dépendance linéaire P = ε 0 ϰE n'est valable que pour les champs E, qui sont beaucoup plus petits que les champs intracristallins E cr (E cr de l'ordre de 10 8 V/cm). Car E pr<< Е кр, то в большинстве диэлектриков не удаётся наблюдать нелинейную зависимость Р(Е) в постоянном электрическом поле. Исключение составляют сегнетоэлектрики, в которых в сегнетоэлектрической области и вблизи точек фазовых переходов наблюдается сильная нелинейная зависимость Р(Е). При высоких частотах электрическая прочность диэлектрика повышается, поэтому нелинейные свойства любых диэлектриков проявляются в ВЧ-полях больших амплитуд. В частности, в луче лазера могут быть созданы электрические поля напряжённостью порядка 10 8 В/см, в которых становятся существенными нелинейные свойства диэлектрика, что позволяет осуществить преобразование частоты света, самофокусировку света и другие нелинейные эффекты (смотри Нелинейная оптика).

L'utilisation de diélectriques. Les diélectriques sont principalement utilisés comme matériaux isolants électriques. Les piézoélectriques sont utilisés pour convertir des signaux mécaniques (déplacements, déformations, vibrations sonores) en signaux électriques et inversement (voir Transducteur piézoélectrique) ; pyroélectriques - en tant que détecteurs thermiques de divers rayonnements, en particulier le rayonnement infrarouge; les ferroélectriques, étant également piézoélectriques et pyroélectriques, sont également utilisés comme matériaux de condensateur (en raison de leur constante diélectrique élevée), ainsi que comme éléments non linéaires et de mémoire dans divers dispositifs. La plupart des matériaux optiques sont des diélectriques.

Lit.: Froelich G. Théorie des diélectriques. M., 1960 ; Hippel A. R. Diélectriques et ondes. M., 1960 ; Feynman R., Layton R., Sands M. Feynman Conférences en physique. M., 1966. Numéro. 5 : Électricité et magnétisme ; Kalachnikov S. G. Électricité. 5e éd. M., 1985.

A.P. Levanyuk, D.G. Sannikov.

Les matériaux diélectriques dans les équipements électroniques sont séparés électriquement et les matériaux solides sont mécaniquement combinés et combinés par des conducteurs sous différents potentiels électriques. Ils sont utilisés pour l'isolation électrique d'éléments d'équipement, pour l'accumulation d'énergie de champ électrique (condensateurs), pour la fabrication de pièces de structure, ainsi que sous forme de revêtements à la surface de pièces, pour le collage de pièces.

Propriétés diélectriques des matériaux

La principale propriété d'un diélectrique est de ne pas conduire le courant électrique. La RÉSISTANCE VOLUMIQUE SPÉCIFIQUE des diélectriques est élevée : de 108 à 1018 ohms, car ils ne contiennent presque pas de porteurs de charge libres. Certaines conductions sont causées par des impuretés et des défauts structurels.

Il y a toujours plus d'impuretés et de défauts à la surface de tout corps, par conséquent, pour les diélectriques, le concept de conductivité de surface et le paramètre RÉSISTANCE SURFACE SPÉCIFIQUE s sont introduits, définis comme la résistance mesurée entre deux conducteurs linéaires de 1 m de long chacun, situés parallèlement entre eux à une distance de 1 m à la surface du diélectrique . La valeur de s dépend fortement de la méthode d'obtention (traitement) de la surface et de son état (teneur en poussière, humidité, etc.). Étant donné que la conductivité de surface est généralement bien supérieure à la conductivité de masse, des mesures sont prises pour la réduire.

Un diélectrique est un isolant uniquement vis-à-vis de la tension continue. Dans un champ électrique alternatif, un courant traverse le diélectrique en raison de sa polarisation.

La POLARISATION est le processus de déplacement des charges liées sur une distance limitée sous l'action d'un champ électrique extérieur.

Les électrons des atomes sont déplacés vers le pôle positif, les noyaux des atomes - vers le négatif. La même chose se produit avec les ions dans les cristaux ioniques, avec des molécules ou des régions de molécules avec une répartition inégale des particules chargées dans le volume qu'elles occupent. En raison de la polarisation dans le diélectrique, son propre champ interne est formé, son vecteur est de plus petite amplitude et de direction opposée au vecteur de champ externe. La capacité électrique entre électrodes avec un diélectrique est supérieure à celle entre les mêmes électrodes sans diélectrique d'un facteur où est la PERMITTIVATION DIELECTRIQUE RELATIVE DU DIELECTRIQUE.

Lors de la POLARISATION ELECTRONIQUE, sous l'action d'un champ électrique externe, les couches électroniques des atomes d'une substance se déforment. Il se caractérise par un temps de stabilisation court (environ 10 à 15 s) et, par conséquent, est sans inertie pour les radiofréquences, ne dépend pas de la fréquence, dépend faiblement de la température et se produit pratiquement sans pertes. Les substances à polarisation majoritairement électronique (diélectriques faiblement polaires) ont une faible constante diélectrique : de 1,8 à 2,5. Ce type de polarisation est inhérent à toutes les substances.

La polarisation ionique se produit dans les solides ioniques, a un temps de stabilisation de l'ordre de 10-13 s, par conséquent, elle ne dépend pratiquement pas de la fréquence du champ et dépend faiblement de la température. La valeur pour la plupart des matériaux à polarisation ionique est de 5 à 10.

LA POLARISATION DIPOLE (ORIENTATIONNELLE) se manifeste par une orientation sous l'action du champ de molécules polaires ou de groupes d'atomes. Par exemple, les molécules d'eau sont polaires, dans lesquelles les atomes d'hydrogène sont situés de manière asymétrique par rapport à l'atome d'oxygène, ou le chlorure de vinyle (monomère de chlorure de polyvinyle) H2C-CHCl. Pour surmonter l'interaction des molécules et des forces de frottement, l'énergie du champ est consommée, qui se transforme en énergie thermique, par conséquent, la polarisation dipolaire a un caractère inélastique de relaxation. Du fait des grandes tailles et masses des dipôles impliqués dans la polarisation dipolaire, son inertie est importante et se manifeste sous la forme d'une forte dépendance de la permittivité et de la perte d'énergie à la fréquence.

La polarisation par migration est causée par des déplacements inélastiques d'ions d'impuretés faiblement liés sur de courtes distances. En termes de conséquences (perte d'énergie, dépendance en fréquence), cette polarisation s'apparente à celle d'un dipôle.

La perte d'énergie dans le diélectrique lors de la polarisation est estimée par la tangente ANGLE DE PERTE tg . Un diélectrique avec des pertes dans un circuit électrique est représenté comme un circuit équivalent : un condensateur idéal et une résistance de perte connectée en parallèle à celui-ci. L'angle complète jusqu'à 90o l'angle de décalage entre le courant et la tension sur le diagramme vectoriel d'un tel réseau à deux bornes. Les bons diélectriques (faiblement polaires) ont tg10-3, qui dépend peu de la fréquence. Les mauvais diélectriques ont tg, mesuré en dixièmes d'unité et même plus, fortement dépendant de la fréquence.

Des types particuliers forment la polarisation sous l'action de contraintes mécaniques, observée en PIEZOELECTRIQUE, ainsi que la POLARISATION SPONTANEE en PYROELECTRIQUE et FERROELECTRIQUE. Ces diélectriques sont appelés ACTIFS et sont utilisés dans des dispositifs spéciaux : dans les résonateurs, les filtres, les générateurs et transformateurs piézoélectriques, les convertisseurs de rayonnement, les condensateurs à capacité spécifique élevée, etc.

RÉSISTANCE ÉLECTRIQUE - la capacité d'un diélectrique à maintenir une résistivité élevée dans les circuits à haute tension. Elle est estimée par l'intensité du champ de claquage Еpr=Upr/d, où Upr est la tension de claquage, d est l'épaisseur du diélectrique. Dimension Epr - V/m. Pour différents diélectriques, Epr=10...1000 MV/m, et même pour un même matériau, cette valeur varie fortement en fonction de l'épaisseur, de la forme des électrodes, de la température et de plusieurs autres facteurs. La raison en est la variété des processus lors de la panne. La PANNE ÉLECTRIQUE est causée par la transition tunnel des électrons vers la bande de conduction à partir de la bande de valence, des niveaux d'impuretés ou des électrodes métalliques, ainsi que par leur multiplication par avalanche due à l'ionisation par impact dans des champs de haute intensité. La COUPE THERMIQUE ELECTRIQUE est causée par une augmentation exponentielle de la conductivité électrique d'un diélectrique avec une augmentation de sa température. Dans le même temps, le courant de fuite augmente, chauffant encore plus le diélectrique, un canal conducteur se forme dans son épaisseur, la résistance chute brusquement et la fusion, l'évaporation et la destruction du matériau se produisent dans la zone d'impact thermique. LA PANNE ELECTROCHIMIQUE est due aux phénomènes d'électrolyse, de migration des ions et, par conséquent, aux modifications de la composition du matériau. La RUPTURE D'IONISATION se produit en raison de décharges partielles dans un diélectrique avec des inclusions d'air. La rigidité diélectrique de l'air est plus faible et l'intensité du champ dans ces inclusions est plus élevée que dans un diélectrique dense. Ce type de panne est typique des matériaux poreux. LA RUPTURE DE SURFACE (RECOUVREMENT) du diélectrique se produit en raison de courants de surface inacceptables. Avec une puissance suffisante de la source de courant, la panne de surface se développe dans l'air et se transforme en arc. Conditions contribuant à cette panne : fissures, autres irrégularités et contamination à la surface du diélectrique, humidité, poussière, faible pression atmosphérique.

Pour un fonctionnement fiable de tout appareil électrique, la tension de fonctionnement de son isolation Uwork doit être nettement inférieure à la tension de claquage Upr. Le rapport Upr/Urab est appelé FACTEUR DE STOCK DE RÉSISTANCE ÉLECTRIQUE D'ISOLATION.