Поляризация молекулы воды, закрепленной на поверхности диэлектрика тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

На правах рукописи

ЕРЁМИНА НАТАЛЬЯ ВАЛЕРЬЕВНА

ПОЛЯРИЗАЦИЯ МОЛЕКУЛЫ ВОДЫ, ЗАКРЕПЛЕННОЙ НА ПОВЕРХНОСТИ ДИЭЛЕКТРИКА

Специальность 01.04.07 - физика конденсированного состояния

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Благовещенск - 2008 Работа выполнена в Институте геологии и природопользования ДВО РАН

003450693

Научные руководители: доктор технических наук,

профессор Н.С. Костюков;

Официальные оппоненты: д. ф.-м. н. профессор Барышников C.B.

к. ф.-м. н. Ерёмина В.В.

Ведущая организация:

Дальневосточный государственный университет путей сообщения

!Э » 2008г. в

00

Защита состоится «

часов на заседании

регионального диссертационного совета ДМ 212.006.02 при Амурском государственном университете по адресу: 675027, г. Благовещенск, Игнатьевское ш., 21.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Амурского государственного университета.

Автореферат разослан

Ученый секретарь диссертационного совета

к.ф. - м.н.

И.Е. Еремин.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы.

Вода является участником как биологических, так и многих технологических процессов. Она выступает важным компонентом и играет определяющую роль в технологии керамики, композиционных и других материалов. Процессы, происходящие на поверхности твердых тел, определяют многие свойства материалов, важные в практическом отношении. Наша задача - показать зависимость электрофизических свойств Пленки воды на поверхности от свойств материала изолятора и влияние их на разрядные характеристики.

Цель работы заключалась в описании движения молекулы воды, закрепленной на поверхности твердого тела, а также в изучении диэлектрических характеристик в зависимости от способа закрепления молекулы воды на поверхности твердого тела.

Для достижения поставленной цели были рассмотрены следующие задачи:

1. Разработать математическую модель для описания движения молекулы воды, закрепленной на поверхности твердого тела.

2. Найти поляризуемости молекулы воды при различных способах закрепления на поверхности.

3. Определить влияние поверхностного слоя воды на диэлектрические свойства изоляторов в различных частотных диапазонах.

Научная новизна работы состоит в следующем:

Впервые проведено теоретическое рассмотрение поляризационных процессов при различных свойствах поверхности твердого тела для монослоя воды.

Практическая ценность.

Полученные теоретические результаты могут быть полезны при прогнозировании свойств электрических изоляторов, работающих в условиях открытой атмосферы.

Полученные соотношения позволяют проводить количественные расчеты для диэлектрической проницаемости адсорбированной воды на поверхности изоляторов.

Изучено влияние поляризационных процессов на разрядные характеристики изоляторов в зависимости от места эксплуатации (характера загрязнения поверхности).

Электролитические свойства и поведение поверхностного слоя важно в технологии производства керамики, бетонов, и других материалов. Однако при анализе реологии этих материалов обычно не учитывалось влияние поляризационных свойств.

Полученные результаты могут быть полезны специалистам-практикам, занимающимся эксплуатацией электрических сетей, а также специалистам,

занимающимся разработкой электроизоляторов и изучающих процессы на поверхности изоляторов, работающих под напряжением.

Защищаемые положения:

1. В настоящей работе предложена математическая модель, описывающая поведение мономолекулы воды, закрепленной на поверхности диэлектрика атомом кислорода, или атомами водорода в зависимости от заряда поверхности.

2. Показано, что мономолекула воды может рассматриваться как физический маятник с осью вращения в точке закрепления, и определен момент инерции закрепленной молекулы.

3. Получены формулы, позволяющие вычислить поляризуемость воды, адсорбированной на поверхности изолятора. Показано, что способ закрепления молекулы приводит к различным значениям диэлектрической проницаемости на электротехнических частотах.

4. Впервые показана зависимость разрядных характеристик изоляторов во влажной среде от заряда поверхности.

Апробация работы.

Основные результаты диссертации доложены на 1 международной, 1 Всероссийской, 3 региональных конференциях: Шестая региональная научно-практическая конференция «Молодежь XXI века: шаг в будущее»// Тезисы докладов. Благовещенск. 2005; Международный симпозиум, III Самсоновские чтения, г. Хабаровск. 2006; X Конференция аспирантов и молодых ученых по физике полупроводниковых, диэлектрических и магнитных материалов. Владивосток: Институт автоматики и процессов управления ДВО РАН. 2006; Восьмая региональная научно-практическая конференция «Молодежь XXI века: шаг в будущее», Благовещенск. 2007; Тринадцатая Всероссийская научная конференция студентов- физиков и молодых ученых, Росгов-на-Дону, Таганрог. 2007.

Публикации. По материалам диссертации опубликованы 10 работ: 5.статей в российских журналах, 5 материалов и тезисов докладов.

Структура и объем диссертации.

Диссертационная работа состоит из введения, трех глав, заключения, списка цитируемой литературы. Рукопись диссертации содержит 116 машинописных страниц основного текста, включая 27 рисунков, 3 таблицы, литературный перечень из 116 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулирована цель исследования, перечислены решаемые задачи, отражены научная новизна и практическая ценность полученных результатов, приведены положения, выносимые на защиту.

В первой главе приводится литературный обзор параметров, структуры и свойств молекулы воды. Рассмотрены основные виды поляризации диэлектриков. Рассмотрены математический и физический маятники, модели которых легли в основу наших исследований закрепленной на поверхности диэлектрика молекулы воды.

Литературный обзор основных положений поляризационных процессов в воде показал, что применительно к поляризационным процессам, с точки зрения математического маятника рассматривались колебания ионов в стеклах, а также колебания свободной молекулы воды. Поведение молекулы воды, закрепленной на поверхности твердого тела, и, совершающей колебания под действием электрического поля, не рассматривалось.

Во второй главе показано, что с помощью теории вынужденных колебаний возможно описание процесса дипольной поляризации закрепленного диполя на поверхности твердого тела. Разработана математическая модель для описания движения молекулы воды, закрепленной на поверхности твердого тела.

Считаем, что молекула прикреплена к однородной положительно заряженной поверхности (рис.1). При отсутствии внешнего электрического

поля молекула принимает положение равновесия, которое составляет угол в между направлением постоянного дипольного момента молекулы ц0 с

направлением внешнего постоянного электрического поля Е. При воздействии внешнего поля диполь поворачивается на угол 9 относительно равновесного положения. При этом появляется дополнительный дипольный момент, проекция которого на направление поля выражается равенством:

М = цйЕ$1Х\(в1 -9)

(1)

ил сшГб. - 0} - £0:6,

А, соб(0, -в)

Рис. 1. Схема движения диполя молекулы воды, закрепленной на поверхности твердого тела ионом кислорода

В результате отклонения молекулы из состояния равновесия возникает квазиупругая сила Feoxp, которая стремится вернуть молекулу обратно.

Проекция возвращающей силы Femep = F-cosa (рис.1). Сила F направлена противоположно внешней вынуждающей силе Few<. Молекула будет находиться в равновесии, когда вращающий момент внешнего электрического поля равен вращающему моменту квазиупругой силы:

fj0F sine = /J0E sin(e,-в) (2)

Проекция дипольного момента на направление действия поля до поворота диполя составляла cos 0¡ в отсутствии поля, а после поворота ¡лй cos (в, - в) (рис.2).

Возникший под действием электрического поля дипольный момент равен разности между дипольным моментом после поворота и дипольным моментом до поворота в отсутствии электрического поля:

ц = ц0 cos(<9, - в) - //0 cos в, (3)

Если внешнее электрическое поле носит переменный характер, т.е.

Е = E§eicút, то молекула будет совершать вынужденные колебания, описываемые линейным дифференциальным уравнением второго порядка, в котором, в качестве обобщенной координаты взят угол в.

Td2e .dd п ,

I—T + P— + te=Feblul (4)

dr di

Первое слагаемое левой части уравнения характеризует ускорение и является результатом действия силы Feb¡H, I -момент инерции относительно точки закрепления оси вращения молекулы. Второе слагаемое характеризует скорость и является результатом момента силы трения, р - коэффициент, характеризующий внутреннее трение (для жидкости - вязкость). Третье слагаемое является моментом квазиупругой силы, с - смещение диполя под действием вынуждающей силы, и / - длина диполя.

По рис.1 определим выражения для вынуждающей силы и смещения, проведя дополнительные построения

F = Ееозер c°sa ,

гДе Fe03ep = Fm„ = qE0e>a' = qE.

Q

Тогда F - qE cos a, где а равен: a = (90° -#, ) + —

С учетом вышеизложенного и используя тригонометрические формулы, получим:

в в в F = gEcos((90 - ) + -) = <?£(sin 9, cos - - cos 9, sin -) (5)

Смещение диполя определим под действием внешнего электрического поля по теореме синусов используя рис.1:

с = 2/sin- (6)

2

Подставим (5) и (6) в уравнение вынужденных колебаний (4), разделим левую и правую части уравнения на момент инерции I и, обозначив

2¿ = у - коэффициент затухания; coq =~~ - частота собственных

колебаний молекулы; ql = ju0 - постоянный дипольный момент молекулы

UnE0

воды; —-— = F0, получим уравнение

d2Û ^dd „ 2 . в „ 1ая, . п в . в —— + 26 — + 2Щ\sin — = F0е (sin в, cos — sin—cos в, ) dt dt 2 2 2

■ 99

Учитывая, что угол в мал, сделаем следующие упрощения: sin — ~ —,

в .

cos--1.

2

ÉJL + 2b— + cole = F0e,OH (sin в,-- cos 9, ) (7)

dt1 dt 2

-уравнение вынужденных колебаний молекулы воды, закрепленной на

поверхности твердого тела ионом кислорода.

Решение уравнения вынужденных колебаний (7) мономолекулы воды,

закрепленной на поверхности твердого тела атомом кислорода:

в = ¥п sin в,

al - со2 2Ьа

(о02 -а2) + 4Ь2со2 {col-cû2) +ЛЬ2со2

(В)

Рассматривая частный случай колебания диполя в электрическом поле, когда угол отклонения диполя в от равновесного состояния мал, и приближенно считая бш в ~ в, получим выражения для поляризуемости:

4 2 т\72 2 г

21 (а>1 -со2)2 +46 ю

2 2 2 2 2 № I (0)1 -а2)2 +4Ь202

Для вычисления момента инерции молекулы воды, закрепленной атомом кислорода, воспользуемся теоремой Штейнера (момент инерции тела / относительно любой оси вращения равен моменту его инерции 1С относительно параллельной оси, проходящей через центр масс С тела, сложенному с произведением массы т тела на квадрат расстояния а между осями):

/ = /0 + тЯ1 (И)

где т - масса молекулы воды;

/0 - значение момента инерции молекулы воды относительно параллельной оси, проходящей через центр инерции;

/0 = 2,9376 • Ю"41 кг ■ м2;

Я - расстояние между осями.

Молекулу воды представим в виде равнобедренного треугольника ААБС, в вершинах А и С которого лежат атомы водорода, а в точке В -атом кислорода (рис.2).

Центр инерции лежит на высоте треугольника Ь=ВО на расстоянии

х1 = —^ от его основания, т

где от = 29,89-Ю-27 кг - масса молекулы воды,

т1 = 26,56 • 10~27 кг - масса атома кислорода а = 95,75 -10 ~12м - межатомное расстояние

к=ВБ определим из треугольника АВБ, используя теорему синусов: А = 58,62-10~12 м *,= 52,09-10-им

Расстояние Л от точки закрепления до центра инерции молекулы определяется из выражения:

Я = И-х1 =6,5-1 (Г%

Подставляя в (И) найденные значения, определим момент инерции молекулы воды, закрепленной на поверхности твердого тела атомом кислорода:

/ = 3,0639 ■ Ю-47/« • м2 - момент инерции молекулы воды, закрепленной на поверхности тела атомом кислорода. Частота собственных колебаний молекулы воды равна а0 = 1,1851 ■ 1011 с4 .

Формулы (9), (10) представляют зависимость поляризуемости от частоты. Графики зависимостей действительной и мнимой частей поляризуемости молекулы, закрепленной атомом кислорода на поверхности

частоты

Мнимая часть данной функции имеет узкий резонансный пик, положение максимума которого близко к а>0. Ширина и амплитуда пика зависят от коэффициента затухания Ь. При низких значениях Ь значение частоты ютах стремится к значению собственной частоты колебаний системы й>0.

При совпадении частоты вынужденной силы с собственной частотой системы (со = а>0) возникает явление резонанса.

11 13

к»

Рис. 4. Зависимость действительной (а) и мнимой (б) частей поляризуемости от величины коэффициента Ъ Формулы дисперсии (9), (10) содержат коэффициент затухания

^ 1

26 = —, который определяет ширину спектральной линии г

В третьей главе получены значения диэлектрической проницаемости молекулы воды, закрепленной на поверхности твердого тела атомом кислорода и атомами водорода. Найдены поляризуемости молекулы воды, закрепленной на поверхности твердого тела. Представлена частотная зависимость поляризуемости от частоты при закреплении атомами водорода и атомом кислорода.

Расчет диэлектрической проницаемости воды для упругих видов поляризации.

1. Электронную упругую поляризацию также можно описать, используя общую теорию колебаний.

Уравнение движения электронного облака при наличии внешнего переменного поля имеет вид:

сЬс 2 8е2 „, „ - + 2 Ь— + соо х =-£(0

.2. -Зл

Л"1 Ж те

где 2Ъ - коэффициент затухания, а>0 - собственная частота колебаний соответствующей частицы, ей т - ее заряд и масса,-функция Е{() = Е0 соб а)1 напряженности действующего на частицу электрического поля.

Вещественная и мнимая части упругой электронной поляризуемости ионов принимают вид:

а

Ее1

-а2

те (а2 -со1)2 +4Ь2а2

а =-

8е

2 Ъа

те (а)д - со2)2 +4Ь2й)2 Численные значения частоты собственных колебаний и коэффициента затухания определим по формулам:

(12)

(13)

СОа =-

,2 ь =

¿и о 8е2ср2 блст.

(14)

4ле0тег3

где //0 =12,56637- Ю-7 Гн/м - магнитная постоянная; 23ф =3,85 - значение эффективного заряда атомного остатка, кратное заряду электрона; е = 1,6-Ю-19Кл - заряд электрона; с0 =8,85-10~|2Ф/л( - электрическая

постоянная; те = 9,1-10 31 кг - масса электрона; г = 1,36 -10 |ил< - радиус иона; с = 2,9979-108 .м/с - скорость света.

=1,968-1016с"1,

6 = 0,97-10

График частотной зависимости действительной и мнимой частей поляризуемости по формулам (12), (13) представлен на рис. 6: 0*1

г

17 18

Рис. 6. Частотная зависимость действительной (а) и мнимой (б) частей

электронной поляризуемости Диэлектрическая проницаемость определяется по формуле Борна:

где п0 = 3,34-Ю28м 3 - концентрация молекул воды в единице объема; е0 =8,85-10~12Ф/м - диэлектрическая постоянная.

2-2

2. Ионная поляризуемость рассчитывается по формуле: а] --г- (15)

где д- = 1,6-10~19Ял

М,М2 , ,, 1Л-27

М„ =-!—--= 1,56 -10 кг - приведенная масса ионов,

(Л/, +М2)Л^

М1 =10~ъкг/моль - молярная масса иона кислорода, М2 =16-10 кг/моль - молярная масса иона водорода, ЫА = 6,02 -102г моль'1 - число Авогадро. Значения поляризуемостей молекулы воды равны: а[ =7,59-10_41Фл/2, а\ = 6,0171-Ю-41 Фм2, а'3 =3,4172-Ю"10Фм2

Диэлектрическая проницаемость воды закрепленной на поверхности твердого тела атомом кислорода в области ИК-спектра, рассчитывается по

формуле: е'в = е'е + = 2,46 + о,35 = 2,81

Зе0

3. Валентные и деформационные колебания относятся к так называемым внутримолекулярным колебаниям молекулы. Поляризационные процессы в случае закрепленной молекулы для упругой электронной и ионной поляризации аналогичны случаю свободной молекулы. Для этих видов поляризации способ закрепления молекулы воды (ионом кислорода, или ионом водорода) на поверхности твердого тела, не имеет значения.

Помимо внутримолекулярных колебаний, существуют межмолекулярные, возникающие при воздействии молекул между собой, и при воздействии внешних сил. К межмолекулярным колебаниям относятся либрационные и трансляционные колебания молекул.

Рассматривая молекулу в целом как диполь, закрепленный на поверхности, будем считать, что молекула совершает под действием электрического поля либрационные, и трансляционные колебания.

Значение поляризуемости на этих частотах соответствует значению:

=-- з^.ю-4,^,

2М> 2 • 3,0638 • 10"47 • (1,2905 • 101' а\ = 0,3899 -Ю^Фл«2, а'6 = 4,7268 ■ИГ40««2.

Диэлектрическая проницаемость в области упругой дипольной поляризации вычисляется с помощью уравнения, называемого «кибернетической моделью»:

= + + = 2>81 + 2дз = 5,04

Зг0

Для молекулы воды в свободном состоянии е' = 8,57.

Существует еще несколько фундаментальных колебаний, частоты которых варьируют при связывании молекул воды. Все они лежат в диапазоне от 3-1012Л/ до 120-Ю12Л/. Их исследование составляет существенную долю знаний о молекулярном строении и связанном состоянии воды.

а07 = 4,5274- 1012с-1 - резонансная частота колебаний свободной молекулы воды, соответствующая области радиочастот.

Диэлектрическая проницаемость молекулы воды, закрепленной на поверхности атомом кислорода, соответствующая этому диапазону частот равна:

2п0а'1 2 • 3,34-1028-0,30486-Ю-37

Д*=—2-*- =-:—--= 76.

Зг0 3-8,85-Ю-12

С учетом Ае высокочастотная диэлектрическая проницаемость молекулы воды, закрепленной атомом кислорода на поверхности твердого тела, соответствует значению: е' = е+Ае = 5,04 + 76 = 81,04

На частоте собственных колебаний со0 =1,1851 -Ю11*:-1 диэлектрическая проницаемость

Д* = ^1 = 11,1937-104

З^о

Закрепление молекулы воды на поверхности твердого тела атомами водорода.

Рассмотрим отрицательно заряженную поверхность. В этом случае молекула воды закрепится на поверхности твердого тела атомами водорода.

Поляризационные процессы в случае закрепления молекулы на поверхности твердого тела атомами водорода для упругой электронной и упругой ионной поляризации аналогичны случаю закрепления атомом кислорода. Существенное отличие значения поляризуемости и диэлектрической проницаемости наблюдается для упругой дипольной поляризации.

-й 1 / V \ ч N шейке,-е) (ур Ха -РдСОвв,

V к \-\ \-\ \-К \-\ V ц0 совв, * -► Мо соэсе,-в) «- \

Рис. 7. Движения диполя молекулы воды, закрепленной на поверхности

твердого тела атомами водорода. Момент инерции молекулы воды, закрепленной на поверхности атомами водорода, вычисляется аналогично моменту инерции молекулы,

закрепленной атомом кислорода по теореме Штейнера: / = /0 + тЯ2, где т -масса молекулы воды,

/0 =2,9376-Ю"47 кг • л*2-среднее значение момента инерции молекулы воды относительно параллельной оси, проходящей через центр масс,

Л - расстояние между осью, проходящей через центр инерции и осью, закрепления атомами водорода

В этом случае расстояние Я равно расстоянию х1 из рис. 2:

Я = х{ =52,06-10~пм.

/ = 11,0385-Ю"47кг-м2 - момент инерции молекулы воды, закрепленной на поверхности атомами водорода.

Используя формулы (9), (10) построим зависимость поляризуемости от частоты при закреплении атомами водорода, и сравним с графиком зависимости при закреплении атомом кислорода (рис.8):

от частоты.

1 - при закреплении атомами водорода, 2 - закрепление атомом кислорода.

Расчет диэлектрической проницаемости молекулы воды для упругой диполыюй поляризации при закреплении на поверхности

диэлектрика атомами водорода. Диэлектрическая проницаемость молекулы воды, закрепленной атомами водорода в области упругой дипольной поляризации равна: + + 2*«;+«;,+«;,) = 281+0322=313 3*г0

Диэлектрическая проницаемость молекулы воды, закрепленной атомами водорода к поверхности, равна е' = 3,13 (тогда как при закреплении атомом кислородае' = 5,04).

На частоте ео07 =4,5274 -1012 с-1 значение диэлектрической

проницаемости в этой области частот равно: Ас = ^"°а12 = 21,29.

З^о

С учетом Ае высокочастотная диэлектрическая проницаемость молекулы воды, закрепленной атомами водорода на поверхности твердого тела, соответствует значению:

е' = е'„ + Ае = 3,13 + 21,29 = 24,42 В этой области радиочастот диэлектрическая проницаемость молекулы воды, закрепленной атомом кислорода, имеет значение: е' = 81,04

На собственной частоте со0 = 1,1851 • 10 с

2

а{3 = 1,2349-10-35 Фл* Ае =

а

"с*1 диэлектрическая

поляризуемость, проницаемость

2п0а{3 2-3,34 -10 28 -1,2349 -10~35

= 0,31 -10 5 = 3,1-10

Зг0 3-8,85-10 "12

Экспериментальные формулы, полученные Теплером, связывают напряжение возникновения коронного и скользящего разрядов и диэлектрическую проницаемость поверхностного слоя.

В области низких частот отношения между напряжениями коронного разряда, (используя формулы Теплера), равны:

-■0,45

£к1_ ик2

и,

6,75-10"

ю2

и

кН-

2 6,75-Ю-2

0,45

£1 0,45 "24,42"

81,04

0,45

= 0,58

Отношение напряжений скользящего разряда: 0,59

и.

ск\

и,

ск 2

и сю, исш2

0,59

V 0,45 £1 0,45 "24,42"

" а" 0,45 81,04

.Ег_

0,45

= 0,58,

т. е напряжения коронного и скользящего разрядов на изоляторах с отрицательно заряженной поверхностью (глазурь или загрязнения) ниже, чем для изоляторов с положительно заряженной поверхностью.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Используя модель физического маятника и положения теории вынужденных колебаний, разработана теория вынужденных колебаний диполя, закрепленного на поверхности твердого тела.

2. Движение закрепленного диполя в переменном электрическом поле Е = Е0е'с* описывается дифференциальным уравнением (7).

3. Получено решение уравнения вынужденных колебаний мономолекулы воды, закрепленной на поверхности твердого тела атомом кислорода и атомами водорода (8).

Уравнение (7) позволяет описывать упругие и релаксационные колебания диполя.

Рассмотрены случаи колебания диполя в электрическом поле в области слабых и сильных полей и получены частотные зависимости поляризуемостей (9), (10).

4. Используя теорему Штейнера, вычислены моменты инерции молекулы воды, закрепленной атомом кислорода и атомами водорода. Моменты инерции отличаются по своему значению:

1 = 3,0639-Ю"47кг-м2 - момент инерции молекулы воды, закрепленной на поверхности тела атомом кислорода. / = 11,0385-Ю"47кг-м2 - момент инерции молекулы воды, закрепленной на поверхности атомами водорода.

5. Определено значение собственной частоты колебаний молекулы

воды: а0 = 1,1851-Ю11^1

Построены графики зависимостей действительной и мнимой частей поляризуемости молекулы, закрепленной атомом кислорода на поверхности твердого тела, от частоты при Ь«а0. Уширение спектральной линии за счет увеличения коэффициента затухания Ъ постепенно превращает резонансный спектр в релаксационный.

6. При закреплении кислородом диэлектрическая проницаемость молекулы воды в области ИК - спектра е = 5,04 (диэлектрическая проницаемость свободной воды на этих частотах е' = 8,57). При закреплении водородом в области ИК - спектра диэлектрическая проницаемость молекулы воды е' = 3,13.

Высокочастотная диэлектрическая проницаемость молекулы воды, закрепленной атомом кислорода на поверхности твердого тела, соответствует

значению: е' = 81,04. На частоте собственных колебаний а0 = 1,1851 • 10йс'1

диэлектрическая проницаемость де = 11,1937 10 4

Высокочастотная диэлектрическая проницаемость молекулы воды, закрепленной атомами водорода на поверхности твердого тела, соответствует значению: £' = 24,42. На собственной частоте а0 =1,1851-10ис-1 диэлектрическая проницаемость Д е - 3,1 • 10 4 .

7. По формулам, полученным Теплером, и связывающим напряжение возникновения коронного и скользящего разрядов и диэлектрическую проницаемость поверхностного слоя, установлено, что напряжения коронного и скользящего разрядов на изоляторах с отрицательно заряженной поверхностью (глазурь или загрязнения) ниже, чем для изоляторов с положительно заряженной поверхностью.

Приведенные расчеты показывают, что диэлектрическая проницаемость монослоя воды, характерного для поверхности изоляторов при относительной влажности окружающего воздуха до 60%, и разрядные характеристики изоляторов могут отличаться в зависимости от заряда поверхности.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

Статьи в журналах рекомендованных ВАК

1. Ерёмина Н.В., Костюков Н.С. Диэлектрические свойства молекулы воды, закрепленной на поверхности твердого тела. //Стекло и керамика, 2007. №7, стр. 16-18.

2. Ерёмина Н.В., Костюков Н.С. Диэлектрические характеристики увлажненной поверхности высоковольтных изоляторов. //Электричество, 2008 № 8, стр.36-40.

3. Ерёмина Н.В., Костюков Н.С Поляризация монослоя воды на поверхности диэлектрика. //Известия СамНЦ РАН, 2008. Т. 10, №3, стр. 775782.

Статьи в региональной печати

4. Ерёмина Н.В., Костюков Н.С. Движение молекулы воды, закрепленной на поверхности твердого тела под действием внешнего электрического поля. //Вестник АмГУ, Благовещенск, 2005. Вып. 31, с. 27-32.

5. Ерёмина Н.В., Костюков Н.С. Поляризация воды на поверхности твердого диэлектрика. //Ученые записки БГПУ, Благовещенск: изд-во БГПУ 2006. - Т.23.-Естественные науки - С. 115-204.

Тезисы докладов

6. Ерёмина Н.В. Поляризационные процессы в воде на поверхности твердого тела. Шестая региональная научно-практическая конференция «Молодежь XXI века: шаг в будущее». //Тезисы докладов. Благовещенск. 2005. С.71-73.

7. Ерёмина Н.В., Костюков Н.С. Диэлектрические характеристики монослоя воды на поверхности твердого тела. //Тезисы докладов Международный симпозиум, III Самсоновские чтения, г. Хабаровск. 2006. С. 34-35.

8. Ерёмина Н.В., Костюков Н.С. Колебания молекулы воды, закрепленной на поверхности твердого тела. //Конференция аспирантов и молодых ученых: Труды X конференции по физике полупроводниковых, диэлектрических и магнитных материалов. Владивосток: Институт автоматики и процессов управления ДВО РАН. 2006. - 340с. С.45-49.

9. Ерёмина Н.В. Влияние влаги на разрядные характеристики изоляторов Восьмая региональная научно-практическая конференция «Молодежь XXI века: шаг в будущее». //Тезисы докладов. Благовещенск. В 4-х частях. Ч. 4. -М.: изд-во СГУ. 2007. С. 207-210.

10. Ерёмина Н.В. Диэлектрические характеристики монослоя воды на поверхности твердых тел. //XIII Всероссийская научная конференция студентов-физиков и молодых ученых: Материалы конференции, тезисы докладов. - Ростов-на-Дону, Таганрог: Изд-во АСФ России. 2007. С. 89-90.

Ерёмина Наталья Валерьевна

ПОЛЯРИЗАЦИЯ МОЛЕКУЛЫ ВОДЫ, ЗАКРЕПЛЕННОЙ НА ПОВЕРХНОСТИ ТВЕРДОГО ДИЭЛЕКТРИКА

Отпечатано в типографии "Ш80-Р1ШТ" ИП Кубышкиной Г.М. г. Благовещенск ул. Ломоносова, 225, тел.: 53-40-44 свидетельство 20431 РП; ИНН 280100240933, ОГРНИП 304280134400018. Заказ №005611 от 13.10.08г.. Тираж 100 шт.

Введение

Глава 1. Поляризационные процессы в воде

1.1. Диэлектрики. Виды поляризации

1.1.1. Дипольная поляризация в полярных диэлектриках

1.1.2. Электронная поляризация в полярных диэлектриках

1.1.3. Ионная поляризация

1.1.4. Микро- и макро-подход в поляризационных процессах

1.2. Модели поляризации молекул воды

1.2.1. Классическая модель

1.2.2. Модификационная модель поляризации молекулы воды

1.2.3 Системная модель поляризации молекулы воды

1.3. Молекулярные параметры

1.3.1. Молекулярные колебания

1.3.2.Электрические свойства

1.3.3. Энергия образования молекул

1.4. Модели молекулы воды

1.4.1. Водородная связь

1.4.2. Ассоциаты в воде

1.5. Резонансные методы исследования вещества

1.5.1. Радиоспектроскопия и динамика молекул воды

1.6. Связанная вода

1.7. Определение разрядных характеристик изоляторов

1.8. Модели математического и физического маятников

1.9. Выводы по главе

Глава 2. Движение молекулы воды, закрепленной на поверхности твердого тела под действием электрического поля

2.1. Общие теоретические представления

2.2. Упругая дипольная поляризация

2.2.1. Закрепление молекулы воды на поверхности твердого тела атомом кислорода

2.2.2. Упругая дипольная поляризация в области слабых полей

2.2.3. Определение собственной частоты колебаний молекулы воды

2.2.4. Вычисление момента инерции молекулы воды, закрепленной на поверхности диэлектрика атомом кислорода

2.2.5. Зависимость поляризуемости от частоты в области слабых полей

2.2.6. Частотный анализ в области упругой поляризации

2.3. Общее решение задачи о колебаниях диполя в электрическом поле область сильных полей)

2.4. Упругая ионная поляризация

2.5. Упругая электронная поляризация .:.

2.6. Выводы по главе

Глава 3. Расчет диэлектрической проницаемости воды для упругих видов поляризации

3.1. Расчет диэлектрической проницаемости воды для упругой электронной поляризации в области УФ-частот

3.2. Расчет диэлектрической проницаемости воды для упругой ионной поляризации в области ИК-спектра

3.3. Расчет диэлектрической проницаемости воды для упругой дипольной поляризации

3.4. Закрепление молекулы воды на поверхности твердого тела атомами водорода

3.4.1. Вычисление момента инерции молекулы воды, закрепленной на поверхности диэлектрика атомами водорода

3.4.2. Расчет диэлектрической проницаемости воды для упругой дипольной поляризации при закреплении на поверхности диэлектрика атомами водорода

3.5. Выводы по главе

Актуальность работы.

Вода является участником как биологических, так и многих технологических процессов. Она выступает важным компонентом и играет определяющую роль в технологии керамики, композиционных и других материалов. Процессы, происходящие на поверхности твердых тел, определяют многие свойства материалов, важные в практическом отношении. Наша задача - показать зависимость электрофизических свойств пленки воды на поверхности от свойств материала изолятора и влияние их на разрядные характеристики.

Наличие сплошных слоев влаги на поверхности диэлектрика, помещенного в электрическое поле, обусловливает перезарядку поверхности диэлектрика. Высоковольтные изоляторы в большинстве случаев находятся в эксплуатации в среде окружающего воздуха или жидкого диэлектрика. Поэтому электрические процессы на поверхности изоляционных конструкций в сильных полях определяются электрической прочностью окружающего их диэлектрика.

При приложении к изолятору электрического напряжения на его поверхности могут возникать локальная ионизация (частичные разряды), скользящие разряды и полное поверхностное перекрытие. Поверхностное перекрытие изолятора представляет собой пробой окружающего изолятор воздуха, протекающий в особых условиях, обусловленных присутствием в электрическом поле материала изолятора.

Изучение физической сущности явления поверхностного перекрытия и установление его закономерностей производятся в однородном электрическом поле. Установлены зависимости напряжения перекрытия от длины разрядного промежутка цилиндрических образцов, изготовленных из различных материалов, при частоте 50 Гц и относительной влажности 6580% при 20°С. Экспериментальные данные указывают на влияние диэлектрической проницаемости твердого диэлектрика на напряжение перекрытия. С увеличением диэлектрической проницаемости напряжение перекрытия твердых диэлектриков уменьшается.

Проходной изолятор можно представить как цилиндрический конденсатор с внутренним и наружным радиусами. Теплер нашел основные закономерности развития разрядов на поверхности проходного изолятора. Так как толщина стенки изолятора не зависит от влажности, то зависимость разрядных характеристик для определенной конструкции определяется зависимостью диэлектрической проницаемости поверхностного слоя от влажности. Обычно поверхность стекла, а, следовательно, можно полагать, и фарфора, покрыта слоем влаги не превышающем мономолекулярного при относительной влажности не превышающей 60%. При дальнейшем повышении влажности толщина пленки может достигать 100 молекулярных слоев и более.

Цель работы заключалась в описании движения молекулы воды, закрепленной на поверхности твердого тела, а также в изучении диэлектрических характеристик в зависимости от способа закрепления молекулы воды на поверхности твердого тела.

Для достижения поставленной цели были рассмотрены следующие задачи:

1. Разработать математическую модель для описания движения молекулы воды, закрепленной на поверхности твердого тела.

2. Найти поляризуемости молекулы воды при различных способах закрепления на поверхности.

3. Определить влияние поверхностного слоя воды на диэлектрические свойства изоляторов в различных частотных диапазонах.

Научная новизна работы состоит в следующем:

Впервые проведено теоретическое рассмотрение поляризационных процессов при различных свойствах поверхности твердого тела для монослоя воды.

Практическая ценность:

Полученные теоретические результаты могут быть полезны при прогнозировании свойств электрических изоляторов, работающих в условиях открытой атмосферы.

Полученные соотношения позволяют проводить количественные расчеты для диэлектрической проницаемости адсорбированной воды на поверхности изоляторов.

Изучено влияние поляризационных процессов на разрядные характеристики изоляторов в зависимости от места эксплуатации (характера загрязнения поверхности).

Электролитические свойства и поведение поверхностного слоя важно в технологии производства керамики, бетонов, и других материалов. Однако при анализе реологии этих материалов обычно не учитывалось влияние поляризационных свойств.

Полученные результаты могут быть полезны специалистам-практикам, занимающимся эксплуатацией электрических сетей, а также специалистам, занимающимся разработкой электроизоляторов и изучающих процессы на поверхности изоляторов, работающих под напряжением.

Защищаемые положения:

1. Показано, что поляризация мономолекулы воды, закрепленной на поверхности твердого тела одним концом, может рассматриваться математически как физический маятник с осью вращения в точке закрепления.

2. Момент инерции физического маятника, участвующий в формуле вынужденных колебаний маятника, определяется по теореме Штейнера, по моменту инерции свободных колебаний молекулы воды относительно ее центра инерции.

3. Значения поляризуемости молекулы воды, закрепленной на поверхности твердого тела (изолятора) водородом и кислородом существенно отличаются, что приводит к существенному отличию в значениях диэлектрической проницаемости на технических частотах.

4. Показана зависимость разрядных характеристик изоляторов во влажной среде от показателя кислотности поверхности глазури и поверхностных загрязнений.

Апробация работы. Основные положения докладывались и обсуждались:

- Шестая региональная научно-практическая конференция «Молодежь XXI века: шаг в будущее» (Благовещенск, 2005);

- Самсоновские чтения. Международный симпозиум «Принципы и процессы создания неорганических материалов» (Хабаровск, 2006);

- X конференция студентов, аспирантов и молодых ученых по физике полупроводниковых, диэлектрических и магнитных материалов (Владивосток, 2006)

- Восьмая региональная научно-практическая конференция «Молодежь XXI века: шаг в будущее» (Благовещенск,2007);

- ВНКСФ-13 Всероссийская научная конференция студентов-физиков и молодых ученых (Ростов-на-Дону - Таганрог, 2007);

Публикации.

По теме диссертации опубликовано 10 работ. Структура и объем диссертации.

Диссертационная работа состоит из введения, 3 глав, заключения и списка литературы. Рукопись диссертации содержит 115 машинописных страниц основного текста, включая 27 рисунков, 3 таблицы, литературный перечень из 116 наименований.

3.5. Выводы по главе.

Получены значения диэлектрической проницаемости монослоя воды, закрепленного на поверхности твердого тела атомом кислорода и атомами водорода. Найдены поляризуемости молекулы воды, закрепленной на поверхности твердого тела. В таблице 2 представлена зависимость диэлектрической проницаемости от частоты при закреплении атомом кислорода и атомами водорода.

Обычно изучается влияние проводимости воды на разрядные характеристики изоляторов при их увлажнении, и ее диэлектрическая проницаемость, то есть емкость пленки воды не учитывается. Нами показана зависимость электрофизических свойств монослоя воды (в частности, мономолекулы воды) на поверхности от свойств материала изолятора и влияние их на разрядные характеристики.

На основании расчетов с использованием формул Теплера показано, что и поляризуемость, и диэлектрическую проницаемость необходимо учитывать при анализе эксплуатационных характеристик изоляторов, а также реологических свойств используемых материалов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

Используя модель физического маятника и положения теории колебаний, разработана теория вынужденных колебаний диполя, закрепленного на поверхности твердого тела.

Движение закрепленного диполя в переменном электрическом поле Е = Е0еш описывается дифференциальным уравнением: + 2Ь— + со1в = F0eiei}t(sin<9Z- --cos&), dt2 dt 0 0 ' 2

Решение уравнения вынужденных колебаний мономолекулы воды, закрепленной на поверхности твердого тела атомом кислорода:

L>q-Ú)2 . 2bm

О О О О ^ О О 0 0 сOq-Ú) ) + 4Ъ~со~ ((Щ-со ) + 4Ъ"со~

Рассмотрены случаи колебания диполя в электрическом поле в области слабых и сильных полей и получены частотные зависимости поляризуемостей: = /4 ®о - ®2

21 (а;-о)2)2 +4 Ъ2со2 а" = ЬС°

I (col - со2)2 +4Ь2а>2

С использованием теоремы Штейнера вычислены моменты инерции молекулы воды с различными способами закрепления: атомом кислорода и атомами водорода. Моменты инерции отличаются по своему значению:

47 7 = 3,0639-10" кг • м~ - момент инерции молекулы воды, закрепленной на поверхности тела атомом кислорода [101-109].

47 ^

1 — 11,0385 -10" кг-м~ - момент инерции молекулы воды, закрепленной на поверхности атомами водорода [101-109].

Определено значение собственной частоты колебаний молекулы воды: а>0 ^ШЫО11^1 в - F0 siné?;

По полученным зависимостям построены графики действительной и мнимой частей поляризуемости молекулы, закрепленной атомом кислорода на поверхности твердого тела, от частоты.

При закреплении кислородом диэлектрическая проницаемость монослоя воды, адсорбированной на поверхности твердого тела атомом кислорода в области ИК - спектра в' = 5,04 (диэлектрическая проницаемость свободной воды на этих частотах е' = 8,57 ). При закреплении водородом в области ИК -спектра диэлектрическая проницаемость воды, б' — ЗДЗ

Высокочастотная диэлектрическая проницаемость молекулы монослоя воды, адсорбированной на поверхности твердого тела атомом кислорода, соответствует значению: £' = 81,04. На частоте собственных колебаний со0 = 1,1851 • 10пс-1 диэлектрическая проницаемость Аб = 11,1937 -104

Высокочастотная диэлектрическая проницаемость монослоя воды, адсорбированной на поверхности твердого тела атомами водорода, соответствует значению: е'— 24,42. На собственной частоте щ = 1,1851 -1011 с~1 диэлектрическая проницаемость Л^^ЗД-Ю4. Результаты вычислений представлены в таблице 3.

1. Деккер А. Физика электротехнических материалов: пер. с англ. под ред. Б.М. Тареева, M.-JL, Госэнергоиздат, 1962. 256 с.

2. Дебай П. Полярные молекулы. М.: Гостехиздат, 1931. - 479 с.

3. Фрелих Г. Теория диэлектриков: Пер. с англ. М.: И.Л., 1960. — 253 с.

4. Браун В. Диэлектрики.: пер. с англ. М.: И.-Л., 1961. — 326 с.

5. Хиппель А.Р. Диэлектрики и их применение: пер. с англ. М. Л.: Госэнергоиздат, 1961.-364с.

6. Беркс Д.Б., Шулман Д.Г. Прогресс в области диэлектриков. М.-Л.: Госэнергоиздат, 1963.-246с.

7. Поплавко Ю. М. Физика диэлектриков. Киев: Вища школа, 1980. — 284 с.

8. Орешкин П.Т. Физика полупроводников и диэлектриков. М.: Высшая школа, 1977.-444 с.

9. Сканави Г.И. Физика диэлектриков. М.-Л.: Госэнергоиздат, 1952.-500с. Ю.Тареев Б. М. Физика диэлектрических материалов. М. Энергоиздат1982.313с.

10. П.Эйзенберг Д., Кауцман В Структура и свойства воды. Л.: Гидрометеоиздат, 1975.

11. Хиппель А.П. Диэлектрики и волны. М.: Л., 1960. — 436 с.

12. Китель Ч. Элементарная физика твердого тела: пер. с англ. — М.: Наука, 1965.-366с.

13. Богородицкий Н.П., Волокобинский Ю.М., Воробьев A.A., Тареев Б.М. Теория диэлектриков. М.; Л.: Энергия, 1965. 344с.

14. Потапов A.A., Мецик М.С. Диэлектрическая поляризация. — Иркутск: Иркут. Ун-т, 1986. -263с.

15. Борисова М.Э., Койков С.Н. Физика диэлектриков.- Л.: Изд-во Ленинградского ун-та, 1979.- 240с.

16. Койков С.Н. Физика диэлектриков. Конспект лекций. JL: Изд-во Ленингр. политехи, ин-та, 1967.- 247с.

17. Губкин А.Н. Физика диэлектриков. Теория диэлектрической поляризации в постоянном и переменном электрическом поле: Учеб. Пособие для студентов вузов. — М.: Высш.шк., 1971. Т. 1.- 272с.

18. Губкин А.Н. Физика диэлектриков. М.: Высшая школа, 1971. 174 с.

19. Костюков Н.С., Еремина В.В., Тюрина С.Ю. Построение оптимальной модели процесса упругой электронной поляризации воды. //Перспективные материалы. №6.2006. С. 27-33.

20. Тюрина С.Ю., Еремина В.В., Костюков Н.С: Построение моделей упругих ионной и дипольной поляризаций молекулы Н20. //Вестник АмГУ. Вып. 35. 2006. С. 9-13.

21. Тюрина С.Ю. Систематизированные модели упругих видов поляризации молекулы воды. Диссертация кандидата физико-математических наук. Благовещенск, 2007. 127 с.

22. Потапов A.A. Ориентационная поляризация. Поиск оптимальных моделей. Новосибирск: Наука.2000.336 с.

23. Зацепина Г. Н. Физические свойства и структура воды.-3-e изд., перераб.- М.: Изд-во Моск. Ун-та, 1998.-184 с.

24. Юхневич Г.В. Инфракрасная спектроскопия воды. М.: Наука, 1973.

25. Немухин A.B. Компьютерное моделирование в химии // СОЖ, №6, 1998.

26. Степанов Н.Ф. Водородная связь: как ее понимать. // СОЖ, том 7, №2, 2001

27. Немухин A.B. Димер фторида водорода: Строение простейшего комплекса с водородной связью // СОЖ, №7, 1998.

28. Зеленин Ю.М. Двухкомпонентная модель структуры воды //Исследовано в России, 2005.

29. Вукс М.Ф. Электрические и оптические свойства молекул и конденсированных сред: Учеб. Пособие. Л.: Изд-во ЛГУ, 1984. — 334 с.

30. Антонченко В.Я., Давыдов A.C., Ильин В.В. Основы физики воды. -Киев: Наук. Думка, 1991. 672 с.32.3енин C.B. Структурированное состояние воды как основа управления поведением и безопасностью живых систем: Автореф. дис. д-ра биол. наук. М., 1999.-42 с.

31. Синюков В.В. Вода известная и неизвестная.- М.: Знание,1987.

32. Глебов А.Н., Буданов А.Р. Структурно-динамические свойства водных растворов электролитов // СОЖ, № 9, 1996 г.

33. Синюков В.В. Структура одноатомных жидкостей, воды и водных растворов электролитов. М.: Наука, 1976.

34. Ефимов Ю.Я. Симметричны ли молекулы Н20 в жидкой воде? //Исследовано в России, 2001.

35. Малафеев Н.Т. О природе возникновения изогнутых связей в воде // Письма в ЖТФ, 2003, том 29, вып. 1.

36. Волошин В.П., Наберухин Ю.И. и др. Структуры сеток водородных связей и динамика молекул воды в конденсированных водных системах // Рос. Хим. Ж. (Ж.Рос. об-ва им. Д.И.Менделеева), 2001, t.XLV, №3.

37. Галашев А.Е., Рахманова O.P. Компьютерное изучение физических свойств кластеров воды // Журнал структурной химии, 2005, том 46, №4

38. M. Ageno. On the Nature of the Hydrogen Bond and the Structure of Water. Proc. Nat. Acad. Sei. USA, 57, p. 567 572 (1967)

39. Паулинг Л. Природа химической связи. Госхимиздат, М.-Л. 1947.

40. Люк. В. «Вода в полимерах». Ред. Г. Е. Заикова.- М., Мир, с. 50 54, 555с., (1984).

41. Богатырев В. Л., Юрьев Г. С., Яхин В. С. Рентгенография ионитов. Издательство «Наука» Сибирское отделение, Новосибирск,, 1982. 90

42. Диэлектрики и радиация. В 4 кн. / Под общ. ред. Н.С.Костюкова. Кн. 2: s и tg5 при облучении/ Н.С. Костюков, A.A. Лукичев, М.И. Муминов, С.М. Атраш, Ю.С. Скрипников; Отв. ред. Н.С. Костюков.- М.: Наука, 2002.-326 е.: ил.

43. Черепанов В.И. Резонансные методы исследования вещества Уральский госуд. Университет им. А.М.Горысого, Екатеринбург. //СОЖ, № 9, 1997

44. Андронов A.A., Витт A.A., Хайкин С.Э. Теория колебаний. М.: Наука. 1991.

45. Яворский Б.М., Детлаф A.A. Справочник по физике для инженеров и студентов Втузов. М.: Наука, 1977. — 942 с.

46. Детлаф A.A., Яворский Б.М. Курс физики (в трех томах): Учебн. пособ. 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Высшая школа. 1979. т. 2.

47. Ландау Л.Д., Ахиезер А.И., Лифшиц Е.М. Курс общей физики. Механика и молекулярная физика.

48. Мандельштам Л.Е. Лекции по теории колебания. М.: Наука, 1972. 470 с.

49. Ландау Л.Д., Лившиц Е.М. Механика. М.: Наука, 1973.-208 с.

50. Ландау Л.Д., Лившиц Е.М. Теория упругости. М.: Наука, 1965. 202 с.

51. Павлов П.В., Хохлов А.Ф. Физика твердого тела. Н. Новгород, 1993. — 330 с.

52. Киттель Ч. Введение в физику твердого тела. М.: Наука, 1979. 791 с.

53. Табу да С.П. Связанная вода. Факты и гипотезы Новосибирск. Наука, 1982.

54. Дерягин Б.В., Чураев Н.В., Овчаренко Ф.Д. и др. Вода в дисперсных системах. М.: Химия, 1989. 288 с.

55. Дерягин Б.В., Чураев Н.В., Муллер В.М. Поверхностные силы. М.: Наука, 1985.-398 с.58.3лочевская Р.И., Королев В.А. Электроповерхностные явления в глинистых породах. М.: Изд-во МГУ, 1988. 177с.

56. Королев В.А. Связанная вода в горных породах: новые факты и проблемы //СОЖ, №9,1996

57. Кузнецов A.M. Адсорбция воды на металлических поверхностях // СОЖ, том 6, №5, 2000.

58. Anderson S., NybergC., Tengstal C.G. //Chem.Phys. Lett. 1984. Vol. 104. P. 305-310.

59. Ведринский P.B. Как исследуют расположение атомов в поверхностных слоях твердых тел //СОЖ, №7, 1997.

60. Ежовский Ю.К. Поверхностные наноструктуры перспективы синтеза и использования//СОЖ, том 6, №1, 2000.

61. Блашенков H.M., Лаврентьев Г.Я. Первые опыты по полевой фотодесорбционной ИК спектроскопии //ЖТФД999, том 69, вып.9.

62. Шапник М.С. Металлокластеры //СОЖ, №5, 1999

63. Мерхалев С. Д., Соломонник Е.А. Выбор и эксплуатация изоляции в районах с загрязненной атмосферой. JL: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1983.- 120 с.

64. Мерхалев С.Д., Корбут Е.В., Станкевич Г.С. Исследование разрядных характеристик загрязненных изоляторов. — «Электричество», 1962, №3, с. 76-81.

65. P.J. Lambeth, J.S.T.Looms, A.Stalewski, W.G.Todd. Surface Coating for h.v. Insulators in Polluted areas.// Proceedings of the Institution of Electrical Engineers. 1966, v.l 13, № 5, p.861-869.

66. Фатыхов M.A. Диэлектрические свойства гидрата неполярного газа в высокочастотном электромагнитном поле. Полная исследовательскаяпубликация //Химия и компьютерное моделирование. Бутлеровские сообщения 2002. Приложение к спецвыпуску №10.

67. Иерусалимов М.Е., Орлов H.H. Техника высоких напряжений. Изд. во Киевского университета, 1967. 443 с. с ил.

68. Сиротинский Л.И. Техника высоких напряжений. Ч. 2. М. Л., Госэнергоиздат, 1953. 240 с.

69. Синявский В.Н. Расчет, конструирование и испытания изоляторов высокого напряжения. М., «Энергия», 1965. 166 с. с ил.

70. Синявский В.Н. Расчет и конструирование электрокерамических конструкций. Учебник для электромеханических техникумов. Изд. 2-е доп. и перераб. М., «Энергия», 1977.

71. Трусова В.Н, Жарницкий Я.М. Влияние конструктивных особенностей опорных изоляторов на их загрязненность и самоочистку. -«Электрические станции», 1966, №4, с.48-53.

72. Дж.Стевелс, Электрические свойства стекла.-М.; Изд. «Иностранной литературы», 1961 90 с.

73. Электрические изоляторы. / Н.С.Костюков, Н.В.Минаков, В.А.Князев и др.; Под ред. Н.С.Костюкова.-М.: Энергоатомиздат, 1984.- 296 с.

74. Шульц М.М. Стекло: структура, свойства, применение. С-Пб гос универ. // СОЖ, №3, 1996.

75. Гриднев С.А. Диэлектрики с метастабильной изоляцией. Воронежский гос. техн универ. // СОЖ, № 5, 1997.

76. SO.Kingery W.D., Bowen Y.K., Ulhmann D.R. Introduction to ceramics. 2-nd edition. Willey Interscience, New- York, 1971. 1032 p.

77. Жёлудев И.С. Физика кристаллических диэлектриков. M.: Наука, 1968. -320с.

78. Солимар Л., Уолш Д. Лекции по электрическим свойствам материалов: пер. с англ. М.: Мир, 1991. 493с.

79. Богородицкий Н.П., Пасынков В.В. Материалы в радиоэлектронике. М.-Л.: Госэнергоиздат, 1961.- 364с.

80. Богородицкий Н.П., Пасынков В.В., Тареев Б.М. Электротехнические материалы. Л.: Энергия, 1977.- 352с.

81. Воробьев Г.А. Физика диэлектриков. Область сильных полей. Томск, ТГУ, 1971.- 200с.

82. Тареев Б.М., Короткова Н.В., Петров В.М., Преображенский А,А. Электрорадиоматериалы. М.: Высшая школа, 1978.- 336с.87,Окадзаки К. Пособие по электротехническим материалам.- М.: Энергия, 1979,- 432с.

83. Зайцева М.А., Костюков Н.С. Маятниковая поляризация в стеклах //Вестник Амурского научного центра ДВО РАН. Серия 2: Физика, химия, материаловедение. Благовещенск, 2002. - . вып. 3 - с. 50 - 54.

84. Физическая энциклопедия. Том 1. М.: Советская энциклопедия, 1988. - 703 с.

85. Банышева В.В. Теория вынужденных колебаний дипольных диэлектриков: Дисс. К.ф.-м. наук.- Благ.,2002.

86. Банышева В.В., Костюков Н.С. Вибрационная модель дипольной поляризации //Тез. докладов 50-ой научно-практической конференции преподавателей и студентов: В 2-х ч. Ч.П.Благовещенск, 1999. .14-16 с.

87. Костюков Н.С., Банышева В.В., Поляризационные процессы в воде // Электричество. 2001. №11. с. 66-69.

88. Костюков Н.С., Павленко Н.А., Движение молекулы воды, закрепленной на поверхности твердого тела, под действием внешнего электрического поля. Вестник Амурского научного центра ., серия 2, физика, химия, материаловедение, выпуск 3, 2002г., с. 47-49.

89. Камке Э. Справочник по обыкновенным дифференциальным уравнениям М.- 1976.

90. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике. М.: Наука, 1977. 831 с.

91. Таблицы физических величин: Справочник / Под ред. И.К. Кикоина. — М.: Атомиздат, 1976.-203 с.

92. Еремина В.В., Костюков Н.С., Тюрина С.Ю. Моделирование оптического спектра воды в области упругих видов поляризации //Информатика и системы управления. 2003. №2(6). С. 9-14.

93. Еремина В.В., Костюков Н.С., Тюрина С.Ю. Математическая модель процессов упругой ионной поляризации воды //Вестник АмГУ.-2004.-Сер. «Естественные и экономические науки». №25. С.20.

94. Еремин И.Е., Еремина В.В., Костюков Н.С. Моделирование электронно-атомной структуры конденсированных диэлектриков: научно-практическое издание. Благовещенск: Амурский гос. Ун-т, 2006. - 100с.

95. ЮО.Шахмаев Н.М. Физика. М.: Высш. шк., 1977. Ч. 2. колеб. И волны. Оптика. Строение атомов.

96. Симаков И.Г., Гомбоев Р.И. Исследование диэлектрической релаксации воды в граничной фазе //БШФФ-2006.С.232-235

97. Губкин А.Н. Релаксационная поляризация диэлектриков. // Изд. ВУЗов, Физика. 1979. №1. - 56 с.

98. Сена JI.A. Единицы физических величин и их размерности. М., 1988. -218 с.

99. Юб.Некрасов М.М. Неоднородные диэлектрики: в 2т.- Киев: 1964. Теория неоднородных диэлектриков.- т.1.- 387с.

100. Ерёмина Н.В., Костюков Н.С. Движение молекулы воды, закрепленной на поверхности твердого тела под действием внешнегоэлектрического поля. //Вестник АмГУ, Благовещенск, вып. 31, 2005. с. 27-32.

101. Ерёмина Н.В. Поляризационные процессы в воде на поверхности твердого тела. Шестая региональная научно-практическая конференция «Молодежь XXI века: шаг в будущее»// Тезисы докладов. Благовещенск, 27-28 апреля 2005. с.71-73.

102. Ерёмина Н.В., Костюков Н.С. Поляризация воды на поверхности твердого диэлектрика. //Ученые записки БГПУ, Благовещенск: изд-во БГПУ 2006г.-т.23.-Естественные науки с. 115-204.

103. Ерёмина Н.В., Костюков Н.С. Диэлектрические свойства молекулы воды, закрепленной на поверхности твердого тела. //Стекло и керамика, №7,2007. с. 16-18.

104. Ерёмина Н.В. Влияние влаги на разрядные характеристики изоляторов Восьмая региональная научно-практическая конференция «Молодежь XXI века: шаг в будущее»// Тезисы докладов. Благовещенск, 17-18 мая2007. с. 207-210.