Поясните про диэлектрические потери

Question

Диэлектрические потери – это электрическая мощность, затрачиваемая на нагрев диэлектрика
Вот тут вопрос. Почему вобще диэлектрик нагревается? По нему не течет ток. Или течет? Маленький ток от одного провода к другому через изоляцию. Или как?

Answer 1

Если вы имете в виду, что через диэлектрик поступательно не переносятся заряды (когда вы говорите, что "ток не идёт") , так это ведь этого и необязательно. Для того, чтобы "тепло выделять".

По проводнику при переменном токе заряды тоже поступательно - из конца в конец проводника, так сказать - могут и не переноситься. Если проводник достаточно протяжённый, а частота переменного поля в нём достаточно велика, то и в проводнике заряды под действием переменного поля не пробегают из конца в конец, а дрыгаются в такт этому изменению поля.

Ну вот, чем спорить, легче подсчитать. допустим, заряды в металле перемещаются со скоростью около 5 мм в сек, частота - 50 Гц, следовательно за 0, 01 сек они пробегутся в одну сторону на 50 микрон слева направо, а за следующий полупериод пробегутся на 50 микрон справа налево. Так что если проводник длинне 50 микрон, то ни один заряд не пройдёт по проводнику из конца в конец. Однако проводник вполне себе нагрется - каким бы там длинным или коротким он ни был.

В диэлектрике есть молекулы. Под действием переменного поля они поляризуются, деформируются, а иногда ещё и смещаются друг относительно друга. Эта деформация сопровождается выделением тепла, на эти процессы затрачивается энергия.
Кроме того.
Если частоты достаточно велики, то смещение зарядов в поляризованных молекулах диэлектрика могут быть вполне сравнимы с путешествиями свободных зарядов в проводнике и даже быть равными им.
В последнем случае диэлектрик вобще перестаёт быть изолятором и в смысле перемещения зарядов ничем от проводника отличаться не будет.
Именно поэтому, кстати, далеко не все диэлектрики, хорошо работающие изоляторами при низких частотах, можно применять в качестве таковых на высоких частотах и инженеры-радиотехники прекрасно об этом знают.

Да даже и при включении постоянного напряжения, в диэлектрике возникает кратковременный ток. Поскольку по мере нарастания напряжения происходит та самая поляризация и смещение зарядов каждого диполя молекул изолятора. А это и есть пусть кратковременный, но ток. И он, конечно же, сопровождается некоторым выделением тепла.

Так что причин выделяться теплу в диэлектриках - воз и маленькая тележка, как говорится.