phan 2 su phan cuc dien moi 1778

TẬP ĐỒN ĐIỆN LỰC VIỆT NAM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC

Mơn học:

VẬT LIỆU ĐIỆN


SỰ PHÂN CỰC ĐIỆN MƠI
Định nghĩa:
Phân cực điện mơi là sự dịch chuyển của các điện tích
trong giới hạn 1 phân tử dưới tác động của điện trường
ngồi và hình thành moment điện.
Trạng thái của điện mơi có thể được thể hiện bằng các
đại lượng sau:


Cường độ điện trường E



Độ phân cực P



Cảm ứng điện D



Năng lượng điện trường tích lũy trong điện mơi



Mật độ năng lượng điện trường tích lũy trong điện mơi


a)



Tốc độ lan truyền sóng điện từ



Hệ số khúc xạ sóng điện từ



Bước sóng truyền dẫn sóng điện từ



Trở kháng sóng

Cường độ điện trường E
+

r

o

E
F

F
(V / m)
q
q2

: hằng số điện môi

: hệ số điện môi
r: khoảng cách giữa 2 điện tích
o

10 9
( F / m)
36

E

2
r
o

4
q
4

2

r
o


Cường độ điện trường trong tụ phẳng
chỉ thể hiện tính chất của điện mơ ở
khối lượng hay thể tích đủ lớn phản ánh
tính phân cựa của điện mơi trong điện
trường. được gọi là tham số vĩ mô.
1

h
U

2

h
U

1

E1

U
E
h

h
U

2

E2

U
h

Cường độ điện trường trong 1 tụ phẳng được
làm từ điện môi đồng nhất có giá trị bằng nhau ở
mọi điện trong thể tích của điện mơi và nó khơng
phụ thuộc vào hệ số điện mơi.
Điện mơi được gọi là đồng nhất nếu có
nhau ở mọi điểm trong điện môi.

bằng


Cường độ điện trường trong tụ hình trụ

Ex

Emax

U
D
rx ln
d
U
r2
r1 ln

r1

Emin

d

D

(r1)

(r2)

U
r2
r2 ln
r1

Cường độ điện trường của tụ trụ cũng không phụ thuộc vào hệ số điện
mơi (đồng nhất). Nó có giá trụ cực đại ở bề mặt điện cực trong và có
giá trị cực tiểu ở bề mặt điện cực ngồi.


Độ phân cực P
Độ phân cực P còn được gọi là cường độ phân cực, thể hiện sức phân
cực của điện môi trong điện trường và cũng như hệ số điện mơi , nó
chỉ thể hiện ở khối lượng hoặc thể tích đủ lớn.

n

P

i 1

V

-

p

-

+

Khi chưa có điện trường

-

+

-

-

+

+

-

+

+
- +

+

+

Nếu ta đưa 1 phân tử điện môi vào điện trường sẽ khơng có sự phân
cực.

Khi có điện trường
p: độ phân cực từng phần tử điện mơi
V: thể tích điện mơi


Cảm ứng điện D
Cảm ứng điện D là tổng hình học của hai vectơ cường độ điện trường
nhân với hằng số điện môi và vectơ cường độ phân cực P:
D=

o

E+P

Mặt khác, giữa điện dịch và điện trường có quan hệ:
D = . o.E
E + P = . o.E



o



P=



o

o

E ( - 1)

= 1 + kE

kE ở mọi vật chất có giá trị >0. Trong chân không, kE = 0


Để xác định hệ số của điện mơi nào đó, người ta sử dụng phương
pháp thực nghiệm:


Đo điện dung của tụ điện trong chân không



Đo điện dung trong điện môi có

C

h

o

S

Co

h

x

S
h
o

C
Co
Đối với tụ trụ

Ctr

2

o

r2
ln
r1

l

Ctr _ o

2

o

r2
ln
r1

l

Ctr
Ctr _ o

o


Quan hệ giữa điện trở và điện dung của đoạn cách điện

C
Rv

Rcđ .C

o

S

h
v

h
S

h

Rcđ

RS ,

S

. o.

U
Tích điện dung và điện trở của đoạn cách
điện khơng phụ thuộc vào kích thước hình
học của điện môi mà chỉ phụ thuộc vào bản Uo
U
chất của điện mơi.

= R.C – Thời hằng tự phóng điện của tụ.
Nó thể hiện thời gian mà điện áp trên 2 đầu
tụ nhỏ đi e lần so với thời điểm t = 0.

t

e .U o

t


Bài tập:
Cho một tụ điện được nạp đầy tới 1000V. Tụ được ngắt khỏi nguồn
và để hở mạch. Sau 10 phút, U trên 2 đầu tụ đo được là 200V. Cho
= 5. Xác định V của điện môi.
Giải:

600 ( s )

200 e
600. ln(5)
R.C
v

600
ln(5)
5 o

U

.1000

1

1

372( s)
o

Uo

t

U

e .U o

v

8,84.10 12 ( m)

t