Full resolution (JPEG) - On this page / på denna sida - H. 5. 5 februari 1944 - Dielektriska egenskaper och genomslagshållfasthet hos fasta isolationsmaterial, av Göte Malmlöw
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
Below is the raw OCR text
from the above scanned image.
Do you see an error? Proofread the page now!
Här nedan syns maskintolkade texten från faksimilbilden ovan.
Ser du något fel? Korrekturläs sidan nu!
This page has never been proofread. / Denna sida har aldrig korrekturlästs.
140
TEKNISK TIDSKRIFT
kunna ge elektronpolarisation, atompolarisation
och orienteringspolarisation, och fria laddningar
orsaka heterogenitetspolarisation och som ett
specialfall härav jonpolarisation.
Elektronpolarisation uppstår på så sätt, att den
elektriska tyngdpunkten av elektronhöljet i en
atom under inflytande av det elektriska fältet
förskjutes i förhållande till kärnan. Med
atompolarisation menas den rörelse enskilda atomer i en
molekyl utföra under fältets inverkan.
Atom-polarisationen är av betydelse huvudsakligen i
kristalliniska material med jongitter.
Elektron-och atompolarisationerna motsvara tillsammans
hela den "ögonblickliga" polarisationen vid
likspänning, motsvarande den normala
laddningsströmmen. Vid växelspänning utbildas dessa
polarisationer vid alla frekvenser t.o.m. de högsta
radiofrekvenserna och motsvara alltså vad vi
kallat dielektricitetskonstanten vid "oändlig"
frekvens.
Orienteringspolarisationen uppstår genom
likriktning av de "permanenta dipolerna", vilkas
betydelse först studerades av Debye24. Molekyler
äro ofta osymmetriskt byggda, så att elektriska
tyngdpunkten för de negativa laddningarna inte
ens i frånvaro av yttre fält sammanfaller med de
positiva laddningarnas, vilket resulterar i ett
permanent dipolmoment. Utan yttre fält äro dessa
dipolmoment emellertid riktade åt alla möjliga
håll och ge sålunda ingen verkan utåt, men
genom ett yttre fälts inverkan likriktas de i viss
grad, och polarisationsverkan inträder. Emot
denna likriktning verkar dels värmerörelsen och
dels den vid vridningen uppträdande friktionen
mot omgivningen.
Det faktum, att många tekniska
isolationsmaterial äro uppbyggda av flera, \ar för sig homogena
komponenter, har kvalitativt kunnat förklara en
del av dessa materials dielektriska egenskaper,
kanske framför allt laddningskurvans form och
därmed restladdningsfenomenet. Maxwell25
föreslog redan 1873 denna förklaring, och teorin har
sedan bearbetats av bl.a. Wagner26. Den kallas
därför ibland den Maxwell—Wagnerska teorin.
Problemet bearbetades mycket tidigt även här i
Sverige av Liljeblad27.
Det heterogena materialet med två
komponenter kan generellt reduceras till en
tvåskiktskon-densator med en komponent vid vardera
elektroden28. Vid inkoppling till en
likspänningskälla fördela sig likspänningarna över de två
skikten i första ögonblicket i förhållande till
dielektricitetskonstanterna men i slutstadiet i
förhållande till ledningsförmågorna. Denna
förändring förutsätter en laddningsvandring in till
gränsytan mellan skikten. Vid frånkoppling sker
sedan en tillbakavandring, och som
laddningsvandringarna naturligtvis ta viss tid, kan
restladdningsfenomenet härigenom förklaras.
Joffé5 och medarbetare29 funno ännu en pola-
risationseffekt, som närmast är av elektrolytisk
natur. Under inverkan av ett elektriskt fält
vandra joner mot elektroderna och bilda där en
rymdladdning, som bl.a. förändrar
fältstyrkeförhållandena. Jonerna härröra i huvudsak från
föroreningar i materialet, och fenomenet kan vid
mätningar uppträda som en betydelsefull
felkälla. Rymdladdningsområdet bildar ett skikt
med skenbart mycket högt motstånd, och
fenomenet kan behandlas som ett specialfall till
he-terogenitetseffekterna.
Boning30 har också utarbetat en teori för de
dielektriska egenskaperna med utgångspunkt
från jonvandringarna under det elektriska
fältets inverkan. Hans teori har en del tilltalande
drag men är knappast så allmängiltig, som han
velat göra gällande.
Polarisation vid växelspänning
För att studera polarisationens inflytande på
egenskaperna vid växelspänning ställer man upp
en differentialekvation för laddningarnas
rörelse31.
Om dipolernas laddningar förskjutas stycket r från
jämviktsläget, utsättas de för kraften fr, där / är en
direktionskonstant. På grund av friktion uppstår
friktionskraf-d r
ten rjv — rj —, och dessutom tillkommer
accelerations-a t
d2r
kraften Rörelsen för varje laddning e i ett elek-
triskt fält med styrkan K bestäms sålunda av
^ , d T . T
fr + rjdt+mdT>=Ke
Om fältstyrkan varierar sinusformigt, erhålles härur efter
en del approximationer polarisationskonstanten
där
och
<X = OCcc +
ß’ = Vif or
Ne2
<*oo = —r~
lf
Oi0
OCcc
1 + j(Oß’
(elektron- pius
atompolarisation)
Ne2 N fi1 (elektron" Plus
oco = —t–f- ^j. atom- plus oriente-
ringspolarisation)
Insättes resultatet i Clausius—Mosottis’ ekvation
finner man efter jämförelse med
_ t -ti
e — e — ]e
att
och
£oo- (e0 — Ecc)
e" = {e0 — £oo)
coß
där man har infört
l + ft>V2
O _ £o + 2 ,
P- Q ß
soo ~r &
För gaser och polära substanser lösta i icke
polära lösningsmedel kan ß’ beräknas, men i fasta
material får man än så länge nöja sig med den
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
