Диэлектрические потери

Диэлектрическими потерями называют мощность, которая рассеивается в диэлектрике при воздействии на него электрического поля. Как правило, определяют не саму мощность, а тангенс угла диэлектрических потерь. Эта величина вводится следующим образом. Рассматривают векторную диаграмму токов для конденсатора с потерями (рис.5.3).

В соответствии с теорией переменных токов активная мощность (диэлектрические потери в диэлектрике)

(5.24)

Здесь и – действующие значения напряжения и тока, связанные с амплитудами .

Отношение активного действующего тока к реактивному действующему току представляет собой тангенс угла диэлектрических потерь

(5.25)

Рис. 5.3. Векторная диаграмма токов для конденсатора с потерями

Если использовать выражение для амплитуд плотностей активного и реактивного токов (вывод не приводим), получим

. (5.26)

Здесь есть удельная электропроводность вещества. При имеем

. (5.27)

При малой электропроводности , наоборот, остается лишь релаксационная часть числителя, так что получим

. (5.28)

Кроме того, для достаточно высоких частот, когда , получим известную формулу Дебая

. (5.29)

На рис. 5.4 для релаксационной поляризации приведены кривые мощности потерь и в зависимости от частоты. График функции имеет максимум при , который составляет

. (5.30)

Кривые имеют различный характер, но потери согласно (5.24) характеризуются величиной . Для хороших диэлектриков с электронной поляризацией уже при 50Гц очень мал () и незначительно уменьшается с ростом частоты. Для диэлектриков с релаксационной поляризацией на промышленной частоте . Величина релаксационного максимума зависит от проводимости, и в полупроводниках типа ферритов при 50 Гц может оказаться значительно больше единице.

Рис.5.4. Зависимость мощности потерь и от частоты при релаксационной поляризации

Диэлектрические потери при повышении температуры увеличиваются за счет роста сквозной проводимости.