مقاله بررسی دی الكتریك و كاربرد آن

مقاله بررسی دی الكتریك و كاربرد آن در 67 صفحه ورد قابل ویرایش
دسته بندی الکترونیک و مخابرات
فرمت فایل doc
حجم فایل 223 کیلو بایت
تعداد صفحات فایل 67

مقاله بررسی دی الكتریك و كاربرد آن

فروشنده فایل

کد کاربری 6017

مقاله بررسی دی الكتریك و كاربرد آن در 67 صفحه ورد قابل ویرایش

مقدمه

فصل اول :

( 1 ـ 1 ) تعریف دی الكتریك

( 1 ـ 2 ) الكترو استاتیك

فصل دوم :

( 2 ـ 1 ) پلاریزاسیون دی الكترویكها

( 2 ـ 2 ) قابلیت پلاریزاسیون اتمی

( 2 ـ 3 ) جامدات یونی

( 2 ـ 4 ) قابلیت قطبی شدن وابسته به فركانس

( 2 ـ 5 ) ثابتهای اپتیكی فلزات

فصل سوم :

( 3 ـ 1 ) گذردهی فضای آزاد

( 3 ـ 2 ) گذردهی مختلط

( 3 ـ 3 ) اندازه گیری گذردهی

( 1 ـ 3 ـ 3 ) گذردهی نسبی de

( 2 ـ 3 ـ 3 ) اندازه گیری با استفاده از پل

( 3 ـ 3 ـ 3 ) سلولهای اندازه گیری

( 4 ـ 3 ـ 3 ) روشهای مدار تشدید

( 5 ـ 3 ـ 3 ) اندازه گیریهای خط انتقال

( 6 ـ 3 ـ 3 ـ ) اندازه گیریهای میكرو موج

فصل چهارم :

( 4 ـ 1 ) قطبش پذیری

( 1 ـ 4 ـ 1 ) قطبش پذیری نوری

( 2 ـ 4 ـ 1 ) قطبش پذیری مولكولی

( 3 ـ 4 ـ 1 ) قطبش پذیری بین لایه ای

( 4 ـ 2 ) دسته بندی دی الكتریكها

( 4 ـ 3 ) مشكلات نظریه دی الكتریكها

فصل پنجم :

( 5 ـ 1 ) شكست دی الكتریكی

( 5 ـ 2 ) الكترونها در عایقها

( 5 ـ 3 ) سازو كار شكست

( 5 ـ 4 ) انواع سازو كارهای اساسی شكست در جامدات دی الكتریك

( 1 ـ 5 ـ 4 ) شكست ذاتی

( 2 ـ 5 ـ 4 ) شكست حرارتی

(3 ـ 5 ـ 4 ) شكست تخلیه ای

( 5 ـ 5 ) شكست در مایعهای دی الكتریك

( 5 ـ 6 ) قدرت دی الكترویكی

( 1 ـ 5 ـ 6 ) عوامل مؤثر بر قدرت دی الكتریكی برای بلور خالص

فصل ششم :

( 6 ـ 1 ) پیرو الكتریسیته

( 6 ـ 2 ) پیزو الكتریسیته

( 6 ـ 3 ) فرو الكتریكها

( 1 ـ 6 ـ 3 ) طبقه بندی فرو الكتریكها

مقدمه

از زمانیكه آزمایشهای ابتدایی روی الكتریسیته ساكن جهت منزوی كردن بار الكتریكی ساكن توسط مواد دی الكتریكی كه بار را به خارج هدایت نمی كنند ، صورت گرفته ، لزوم مطالعه مواد دی الكتریكی با توجه به نیاز عملی به عایقها احساس گردید . كهربا ، موم ، شیشه از جمله اولین مواد عایقی بودند كه كاربرد عملی داشتند . با ظهور جریان الكتریكی خواص این مواد باید بیشتر ، مطالعه می شد تا برای مقاصد كاربردی مورد استفاده واقع شده و عكس العمل آنها نسبت به اعمال یك میدان ، معین و
مشخص گردد . خواص عایقی در ماده را می توان به قدرت دی الكتریكی تعریف
كرد .

از همان آغاز شناخت الكترو استاتیك توانایی مواد دی الكتریك در افزایش ذخیرة‌ باریك خازن شناخته شده بود . كاربرهای جریان الكتریكی فركانس بالا در ارتباط با رادیو ، تقاضاها را برای خازنهای ظرفیت بالا ، قدرت شكست بالا و ابعاد كوچك افزایش داد . برای رسیدن به این خواسته ها مواد در الكتریك زیادی آزمایش بر حسب قدرت دی الكتریك و گذردهی با توجه به كاربردشان در این حوزه رده بندی شدند و تقاضا برای مواد بهتر افزایش یافت . در موفقیت آمیز بودن هر نوع جستجو برای مواد جدید یا بهبود آنها در حوزة بخصوصی ، اطلاع از سازوگار اساسی كه در ارتباط با ویژگیهای به خصوص آنهاست ، شرط اساسی است . این كار نظریه دی الكتریك است كه با محاسبة رفتارها كروسكوپی بر حسب ساختمان مولكولی و اتمی ، ما را به این آگاهیها می رساند .

یك نظریة كامل، كه رفتار دی الكتریكی هر نوع ماده ای را در بر داشته باشد كار بینهایت دشوار است و احتمالاً هر گز امكان پذیر نیست . با وجود این « مدلهای » نظریه دی الكتریكهای كاربردی بر حسب فرضیات ساده شدة مجهزی بنا شده اند . با بكار بردن این مدلهای نظری ، خواص معینی كه با تغییرات پارامتریهایی كه با آزمایش می توانند بررسی شوند ، پیش بینی می شود . میزان ساختمان اتمی یا مولكولی ماده بنا شده است ، موفق باشند می تواند دانش لازم را جهت جستجو در محیطهای الكتریكی مختلف مورد استفاده قرار گیرد . افزون بر این ممكن است خواصی كه تاكنون توسط آزمایش مشاهده نشده اند پیش بینی شوند . بعنوان مثال در قرن نوزدهم ، نظریه های رفتار دی الكتریك ، امكان قطبش خود به خودی یا « فرو الكتریسیته » را پیش بینی كردند .

در صورتكیه تا سال 1935 اولین مادة فرو الكتریك كشف نشده بود .

بطور خلاصه برای درك كامل رفتار دی الكتریك به دانسته های نظری قبلی در جهت شروع بحث كاربرد عملی ، درك توسعه های جدید و محاسبة خواص غیر عادی ماده مورد نیاز است جهت فراهم كردن مبنای لازم برای بررسی مدلهای نظری ، به واكنش نظریه الكترو ا ستاتیكی و آگاهی از اندازه گیری و پارامترهای ماكروسكوپی نیازمندیم . در ابتدا نظریة الكترو استاتیك را مورد بررسی قرار می دهیم .

سپس پلاریزاسیون در دی الكتریكها و قابلیت پلاریزاسیون و جامدات دی الكتریك یونی را بررسی می كنیم . بعد از آن به بررسی گذردهی و انواع آن پرداخته و سپس انواع قطبش پذیری شكست در مایعات دی الكتریك پرداخته و در آخر حالتهای خاصی را كه به برای دی الكتریكها رخ می دهد بررسی می كنیم .

( 2 ـ 1 ) پلاریزاسیون ( قطبی شدن ) دی الكترویكها :

خواص جامدی الكتریك ناشی از پلاریزاسیون ایجاد شده بوسیلة میدان الكتریكی است وقتیكه قوانین الكترو استاتیك برای مادة در حالت چگال بكار برده می شود باید به میدان الكتریكی و پتانسیل الكتریكی یك تابع اضافه شود ، جامد مجموعة بزرگی از یونها و الكتروهای والانس است و با هادیها را بر اساس یك جریان تقریباً آزاد بار الكتریكی و دی الكتریكها را بر اساس ظرفیت ناچیزی از الكترونهای آزاد تشخیص

می دهیم . در هادیها در اثر اعمال یك میدان بارهای آزاد دوبارة توزیع می شوند تا میدان درونی حذف گردد ، از این رو بار خالص درن یك هادی تحت شرایط استاتیك صفر است .

حال می خواهیم تأثیر یك میدان ماكروسكوپیك خارجی را روی مولكولهای یك جسم دی الكترویك بررسی كنیم .

با توجه به این كه مادة مورد نظر قطبی یا غیر باشد دو نوع رفتار وجود دارد .

در یك مادة قطبی الكترونها نسبت به بارهای مثبت هستند طوری توزیع شده اند كه هر مولكول دارای عمان دو قطبی دائمی نیست .

در یك مادة دی الكتریك قطبی ، هر مولكول دارای یك میان دو قطبی دائمی p است كه از نحوة توزیع داخل بارهایش ناشی می شود و در صورت نبودن یك میدان الكتریكی خارجی امتداد همان مولكولهای مختلف بصورت كاتوره ای بوده و جسم بطور كلی میان دو قطبی ندارد ، در صورت حضور یك میدان الكتریكی بر دو
قطبی های مولكولی گشتاوی اثر می كند كه می خواهد آن را به موازات میدان قرار دهد . در واقع همسویی كل به دلیل آثار بی نظمی ناشی اغتشاش گره هایی حاصل نمی شود و یك همسویی متوسط در راستای میدان بوجود می آید ، پس برای یك مادة دی الكتریك قطبی پلاریزاسیون P برابر است با :

(2 ـ 1 )

همچنین می توانیم پلاریزاسیون را بصورت زیر بیان كرد :

وقتی یك میدان الكتریكی به یك دی الكتریك اعمال می شود هر هسته با بار مایل است در جهت میدان جابجا شود و ابر الكترونهای مقید در خلاف جهت میدان جابجا می شوند كه این موضوع در شكل ( 2 ـ 1 ) نشان داده شده است . جابجایی نسبی با بردار مكانی كه مركز امر منفی را به هسته وصل می كند ، تعیین می شود بطوریكه نیرویی وارد بر هسته از طرف میدان بار نیروی وارد بر هسته از طرف ابر الكترونی به تعادل برسند . در نتیجه یك ممان دو قطبی در هر اتم تولید
می شود . یك مجموعه ای از میانهای دو قطبی القاء شده ، روی دو سطح دی الكتریكی بصورت آیه های منفی و مثبت بارها گسترش می یابند بطوریكه بردار نرمال لایه های در جهت میدان E است كه در شكل ( 2 ـ 1 ) نشان داده شده است . بار

( 3 ـ 3 ) اندازه گیری گذر دهی :

برای اندازه گیری گذر دهی ، روشهای گوناگون وجود دارد ، كه به انتخاب یك روش خاص باید توسط طبیعت نمونة مورد نظر و محدودة فركانس بكار رفته ، تعیین گردد . زیرا كه گذردهی دی الكتریكها با فركانس تغییر می كند . اندازه گیری قسمت حقیقی گذر دهی نسبی ، ، با اندازه گیری تغییر ی كه در ظرفیت خازن ، به علت وارد كردن دی الكتریك بین دو جوشن آن بوجود می آید ، انجام می گیرد . قسمت موهومی ، ، توسط اندازه گیری كه عامل اقلاف ناشی از وارد كردن عایق است ، بدست می آید .

( 1 ـ 3 ـ 3 ) گذدر دهی نسبی de :

یك روش سادة برای تعیین گذردهی نسبی dc ، یا اولیه ، بوسیله اندازه گیری ثابت زمانی لازم برای تخلیة باریك خازن از طریق یك مقاومت مشخص با وجود دی الكتریك و بدون حضور آن است .

یك خازن هوایی با ظرفیت و بدون اتلاف را بوسیله ولتاژ بادار می كنیم . در زمان t=0 خازن به دو طرف یك مقاومت بزرگ R وصل می شود . ودر زمان اختلاف پتانسیل دو سر مقاومت R را یادداشت می كنیم . این اختلاف پتانسیل را بوسیله یك وشتر با مقاومت داخلی بزرگ كه بطور موازی به R وصل است ،
اندازه گیری می كنیم . مقدار R را بعنوان برایند خود مقاومت و مقاومت وشتر در نظر گرفته می شود . اگر بنویسیم داریم :

( 3 ـ 6 )

كه به كمك آن بدست می آید . حال دی الكتریك را وارد خازن می كنیم و زمان لازم را برای اینكه ولتاژ به مقدار V افت كند محاسبه می كنیم . یعنی .

( 3 ـ 7 )

كه در آن C ظرفیت جدید خازن و كل موازی مدار است . مقدار ذكر شده در بالا شامل اثر اتلاف در دی الكتریك می باشد كه می توان آنرا شبیه یك مقاومت موازی با C در نظر گرفت . بنابراین :

( 3 ـ 8 )

تعیین مقدار ضروری است .

با توج به اینكه معادلة ( 3 ـ 7 ) دارای دو مجهول است به معادلة دیگری هم نیاز است . برای این مورد از یك خازن هوایی با اتلاف ناچیز كه موازی با C وصل شده و تعیین زمان لازم برای اینكه ولتاژ ا به V افت كند ، استفاده می كنیم و داریم :

( 3 ـ 9 )

كه با جایگذاری دو معادلة ( 3 ـ 7 ) مقدار پیدا می شود .

این روش برای حالتهایی است كه در آنها ثابت زمانی را می توان آنقدر بزرگ در نظر گرفت كه اندازه گیری آن ممكن باشد . در صورتكیه حاصلضرب در حدود چند هزارم ثانیه باشد میدان با استفاده از یك اسیلومبكوپ اشعة كاتدی با صفحه ثبات طولانی كه بجای ولتمتر به طور موازی با R است ، تخلیه را مشاهده كرد .

دو روش دیگری كه توسط كول و كرل ابداع شد ، جریان شارژ خازنی كه شامل
دی الكتریك است بررسی می شود . جریان از مقدار اولیه است به مقدار دیگری كه وابسته به جریان نشتی است كاهش می یابد كه نحوة آن توسط قطبی شدن عایق تعیین می شود . این نظریه بر پایة فرایند های واهلش بنا شده است . خازن را بطور سری به یك مقاومت كه با انتتخاب آن یك ثابت زمانی مناسب بدست می آید ، متصل می كنیم . یك روش اندازه گیری جریان ، توسط یك تقویت كنندة ولتاژ dc است كه به دو سر مقاومت وصل می شود . جریان ، توسط یك تقویت كنندة طور جداگانه تعیین نمود ، مقدار جریانی است كه به پس از زمان طولانی در مقایسه با ثابت زمانی ، برقرار خواهد شد . ظرفیت خازن هوایی باید معلوم باشد .

( 2 ـ 3 ـ 3 ) اندازه گیری با استفاده از پل :

برای محدوده ای از فركانسهای صوتی ( تا ) می توان یكی از پلهای ac را برای اندازه گیری گذردهی بكار برد . یكی از این پلها ، « پل شرنیگ » است كه در شكل 3 ـ 1 نشان داده شده است و اغلب بكار گرفته می شود زیرا برای فركانسهای بالاتر مناسب است و از آن را می توان برای خواندن مستقیم مدرج كرد .

شكل 3 ـ 1 . پل شرینگ

با نشان دهندة خازن محتوی دی الكتریك و R اتلاف دی الكتریكی آن است . و خازهای مدرج شده و مقاومتهای مساوی می باشند . ظرفیت اتفاقی دو سر است كه در حال حاضر از آن صرفنظر می كنیم.

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *