根据极化过程的特点,可将电介质极化分为电子式极化、离子式极化、偶极子极化和界面极化四类。在直流电场作用下,不同特性的电介质内部将发生其中的一种或几种极化过程。不同的极化类型具有的特点如下:
(1)电子式极化
在没有外电场的作用时,原子体系中原子核的正电荷中心和的负电荷中心重合,不具有偶极矩;当加上电场后,电子的运动轨道发生偏移,使得正、负电荷的中心不再重合,即产生偶极矩。这种由电子轨道发生位移所形成的极化叫做电子极化。电子式极化发生在一切电介质中。
电子式极化完成的时间非常短,当电场消失后,由于正、负电荷的相互吸引,使得偶极矩消失而恢复非极性,整个过程不损耗能量,即电子式极化是弹性的。另外,电子式极化几乎不受温度变化的影响,温度的改变只影响电介质组成粒子的热运动,对原子的半径影响不大。
(2)离子式极化
在离子式结构的电介质中,正、负离子在电场的作用下沿反方向运动从而形成的极化过程称为离子式极化。固体无机化合物多为离子式结构,如云母、陶瓷材料等。在交变电场中,电场频率低于红外光频率时,离子式极化便可以进行。离子式极化亦为弹性极化,其建立和消除的过程均不损耗能量。由于离子间距随温度变化不大,所以离子式极化虽会随温度升高而增加,但增加得不大。
(3)偶极子极化
在极性电介质中,如蓖麻油、油浸纸、橡胶、纤维素等,电介质分子即使在无外加电场时,正、负电荷的重心也不重合,因而形成一个永久的偶极矩。然而由于热运动,极性分子的偶极矩取向是任意的,整个电介质对外不呈现极性。在外加电场的作用下,每个偶极子都受到电场的作用而转向,最终与电场方向平行,对外呈现极性,这种极化就称为偶极子极化或取向极化。
偶极子极化过程较长,因为偶极子转向过程中要克服分子间的吸引力和摩擦力,极化过程中所消耗的电场能量在复原时不可收回,因此需要消耗能量。另外,温度对偶极子极化的影响很大。温度较低时,分子间联系紧密,偶极子转向困难,极化很弱;当温度升高,极化增强;而当温度继续升高时,由于分子热运动加剧而阻碍偶极子沿电场方向取向。因此偶极子极化强度随温度升高呈现先增大再减小的趋势。
(4)界面极化
在不均匀电介质中,在电场作用下,电介质内部自由电荷移动并在不均匀界面上积聚,使得自由电荷分布不均匀而产生的偶极矩的现象,称为界面极化。界面极化又称为空间电荷极化或麦克斯韦-瓦格纳(Maxwell-Wagner)极化。只要复合界面两边的电介质介电常数和电导率只比不相同就会发生界面极化现象,这种效应称为麦克斯韦-瓦格纳效应。界面极化的过程较缓慢,可能持续数小时甚至数天,极化过程伴随着能量损耗。在较低电压频率下,由于界面上产生电荷堆积,将使得等值电容的增大。
科学上把单位时间里通过导体任一横截面的电量叫做电流强度,简称电流。通常用字母 I表示,它的单位是安培(安德烈·玛丽·安培),1775年—1836年,法国物理学家、化学家,在电磁作用方面的研究成就卓著,对数学和物理也有贡献。电流的国际单位安培即以其姓氏命名),简称“安”,符号 “A”,也是指电荷在导体中的定向移动。