極化電流

極化電流應(yīng)該分為瞬時位移極化電流和松弛極化電流。

瞬時位移極化電流

電子位移極化和離子位移極化是“瞬時位移極化”。電子式極化和離子式極化為位移極化，產(chǎn)生的電流為瞬時位移極化。

松弛極化電流

偶極子極化和界面極化為松弛極化。松弛極化建立和消失的時間較長且該過程伴隨能量損耗，常常作為電介質(zhì)極化過程的研究對象，松弛極化損耗與電介質(zhì)老化相關(guān)，因此極化損耗可作為電介質(zhì)老化的評判依據(jù)。

松弛極化電流也叫吸收電流。實際介質(zhì)的電容器和理想電容器不同，緩慢的松弛極化形成了滯后于電壓并隨時間衰減的吸收電流，這就是介質(zhì)的松弛現(xiàn)象。吸收電流只有電壓發(fā)生變化時才存在，它是介質(zhì)在交變電場下引起介質(zhì)損耗的重要來源。

極化電流也是一個隨加壓時間的增長而減少的電流，不過它比電容電流衰減慢的多，可能延續(xù)數(shù)分鐘，甚至幾小時，這是因為不均勻介質(zhì)中吸收電流是由緩慢極化和夾層極化產(chǎn)生的。即在直流電壓加上的瞬間，介質(zhì)上的電壓按電容分布，而電壓穩(wěn)定后介質(zhì)上的電壓按電阻分布；由于不同介質(zhì)的電容與電壓不成比例，因此在加上直流電壓瞬間到穩(wěn)定這一過程中，介質(zhì)上電荷要重新分配，重新分配的電荷在回路中形成吸收電流。吸收電流隨時間衰減的快慢與介質(zhì)電容量大小有很大關(guān)系，在不均勻介質(zhì)中，這部分電流是比較明顯的。

極化電流又稱吸收電流，由于分子極化和電子漂移而形成的電流。它隨施加電壓的時間從相對較高的原始值衰減至接近于零，并取決于絕緣系統(tǒng)所用粘接材料的類型和情況。其中極化是指在外電場的作用下，構(gòu)成原子外圍的電子云相對原子核發(fā)生位移形成的極化。而且建立或消除極化時間極短。

極化電流極化

根據(jù)極化過程的特點，可將電介質(zhì)極化分為電子式極化、離子式極化、偶極子極化和界面極化四類。在直流電場作用下，不同特性的電介質(zhì)內(nèi)部將發(fā)生其中的一種或幾種極化過程。不同的極化類型具有的特點如下：

（1）電子式極化

在沒有外電場的作用時，原子體系中原子核的正電荷中心和的負(fù)電荷中心重合，不具有偶極矩；當(dāng)加上電場后，電子的運動軌道發(fā)生偏移，使得正、負(fù)電荷的中心不再重合，即產(chǎn)生偶極矩。這種由電子軌道發(fā)生位移所形成的極化叫做電子極化。電子式極化發(fā)生在一切電介質(zhì)中。

電子式極化完成的時間非常短，當(dāng)電場消失后，由于正、負(fù)電荷的相互吸引，使得偶極矩消失而恢復(fù)非極性，整個過程不損耗能量，即電子式極化是彈性的。另外，電子式極化幾乎不受溫度變化的影響，溫度的改變只影響電介質(zhì)組成粒子的熱運動，對原子的半徑影響不大。

（2）離子式極化

在離子式結(jié)構(gòu)的電介質(zhì)中，正、負(fù)離子在電場的作用下沿反方向運動從而形成的極化過程稱為離子式極化。固體無機(jī)化合物多為離子式結(jié)構(gòu)，如云母、陶瓷材料等。在交變電場中，電場頻率低于紅外光頻率時，離子式極化便可以進(jìn)行。離子式極化亦為彈性極化，其建立和消除的過程均不損耗能量。由于離子間距隨溫度變化不大，所以離子式極化雖會隨溫度升高而增加，但增加得不大。

（3）偶極子極化

在極性電介質(zhì)中，如蓖麻油、油浸紙、橡膠、纖維素等，電介質(zhì)分子即使在無外加電場時，正、負(fù)電荷的重心也不重合，因而形成一個永久的偶極矩。然而由于熱運動，極性分子的偶極矩取向是任意的，整個電介質(zhì)對外不呈現(xiàn)極性。在外加電場的作用下，每個偶極子都受到電場的作用而轉(zhuǎn)向，最終與電場方向平行，對外呈現(xiàn)極性，這種極化就稱為偶極子極化或取向極化。

偶極子極化過程較長，因為偶極子轉(zhuǎn)向過程中要克服分子間的吸引力和摩擦力，極化過程中所消耗的電場能量在復(fù)原時不可收回，因此需要消耗能量。另外，溫度對偶極子極化的影響很大。溫度較低時，分子間聯(lián)系緊密，偶極子轉(zhuǎn)向困難，極化很弱；當(dāng)溫度升高，極化增強(qiáng)；而當(dāng)溫度繼續(xù)升高時，由于分子熱運動加劇而阻礙偶極子沿電場方向取向。因此偶極子極化強(qiáng)度隨溫度升高呈現(xiàn)先增大再減小的趨勢。

（4）界面極化

在不均勻電介質(zhì)中，在電場作用下，電介質(zhì)內(nèi)部自由電荷移動并在不均勻界面上積聚，使得自由電荷分布不均勻而產(chǎn)生的偶極矩的現(xiàn)象，稱為界面極化。界面極化又稱為空間電荷極化或麥克斯韋-瓦格納（Maxwell-Wagner）極化。只要復(fù)合界面兩邊的電介質(zhì)介電常數(shù)和電導(dǎo)率只比不相同就會發(fā)生界面極化現(xiàn)象，這種效應(yīng)稱為麥克斯韋-瓦格納效應(yīng)。界面極化的過程較緩慢，可能持續(xù)數(shù)小時甚至數(shù)天，極化過程伴隨著能量損耗。在較低電壓頻率下，由于界面上產(chǎn)生電荷堆積，將使得等值電容的增大。

極化電流電流

科學(xué)上把單位時間里通過導(dǎo)體任一橫截面的電量叫做電流強(qiáng)度，簡稱電流。通常用字母 I表示，它的單位是安培（安德烈·瑪麗·安培），1775年—1836年，法國物理學(xué)家、化學(xué)家，在電磁作用方面的研究成就卓著，對數(shù)學(xué)和物理也有貢獻(xiàn)。電流的國際單位安培即以其姓氏命名），簡稱“安”，符號 “A”，也是指電荷在導(dǎo)體中的定向移動。

極化/去極化電流法

（1）極化/去極化電流法用于油紙絕緣的微水?dāng)U散暫態(tài)過程研究。

通過建立油紙絕緣微水?dāng)U散不平衡時的時域極化模型，提出了根據(jù)微水?dāng)U散達(dá)到穩(wěn)態(tài)時的極化/去極化電流特性求解微水?dāng)U散不平衡時的極化/去極化電流的方法，并通過試驗驗證該方法的有效性。研究結(jié)果表明：隨著水分含量的增加，油紙絕緣的極化/去極化電流增大，紙中微水分布的不均勻性產(chǎn)生的極化嚴(yán)重影響了油紙絕緣的極化/去極化電流特性，自由電荷遷移和界面極化建立變得困難和緩慢，極化/去極化電流減?。晃⑺?dāng)U散不平衡時絕緣紙的電導(dǎo)率分布與紙中微水質(zhì)量分?jǐn)?shù)分布密切相關(guān)，可以作為表征紙中微水分布的特征量。

（2）XLPE電纜老化檢測

隨著交聯(lián)聚乙烯（XLPE）電纜運行年限的增加，電纜由于長期處于電場、水分、機(jī)械應(yīng)力等因素的作用，其絕緣逐步發(fā)生老化降解，因此需要對 XLPE 電纜的絕緣老化狀態(tài)進(jìn)行評估，防止因絕緣老化造成電力事故的發(fā)生。極化/去極化電流（Polarization/depolarization Current，PDC）與 XLPE 電纜絕緣老化密切相關(guān)。當(dāng) XLPE 電纜絕緣內(nèi)部存在水樹時，在直流電壓的作用下，由于水樹與 XLPE 交界處的界面極化過程使得PDC 發(fā)生變化，因此通過對 PDC 的測量可以反映電纜絕緣內(nèi)部的水樹老化。

高能離子與新經(jīng)典撕裂模穩(wěn)定性研究

1989 年，HegnaChris C 和 Bhattacharjee A 利用漂移動力論方程，研究了高能離子對撕裂模穩(wěn)定性的影響，他們的研究表明：當(dāng)高能離子的密度位形峰恰好在有理面外面時，高能離子可以抑制托卡馬克中磁島的生長。2000 年，V.S.Marchenko 和V.V.Lutsenko 利用漂移動力論方程得到了高能離子作用在新經(jīng)典撕裂模上的環(huán)向力矩，然后將該環(huán)向力矩的表達(dá)式帶入到?jīng)Q定新經(jīng)典撕裂模演變的方程組中，并進(jìn)行了數(shù)值計算，得到了新經(jīng)典撕裂模頻率與振幅隨時間的變化關(guān)系，該結(jié)果與實驗上觀察到的新經(jīng)典撕裂模頻率與振幅隨時間的變化關(guān)系定性的一致，他們指出注入特定的高能中性束可以將新經(jīng)典撕裂模保持在安全水平 。2011 年，Huishan Cai 等人利用回旋動力論方程研究了高能離子對撕裂模穩(wěn)定性的影響，他們的研究表明 ：通行高能離子對撕裂模的影響，取決于高能離子環(huán)向通行的方向，并與高能離子的動量緊密相關(guān)。

將通行高能離子產(chǎn)生的極化電流與背景離子產(chǎn)生的極化電流進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)當(dāng)通行高能離子的數(shù)密度足夠大時，前者對新經(jīng)典撕裂模穩(wěn)定性的影響將變得不可忽略。最后將該極化電流的解析表達(dá)式帶入飽和磁島的色散關(guān)系中，得到了考慮高能通行離子時的飽和磁島的閾值寬度，并且發(fā)現(xiàn)：v <0的通行高能離子產(chǎn)生的極化電流對新經(jīng)典撕裂模起穩(wěn)定作用， v>0 的通行高能離子產(chǎn)生的極化電流對新經(jīng)典撕裂模起不穩(wěn)定作用，它們產(chǎn)生的總的極化電流對新經(jīng)典撕裂模起穩(wěn)定作用。

《巖土工程勘察規(guī)范》GB50021規(guī)定如下：

極化電流密度 腐蝕等級

<0.02 微

0.02~0.05 弱

0.05~0.20 中

>0.20 強(qiáng)2100433B

當(dāng)有電流通過電極時，因離子擴(kuò)散的遲緩性而導(dǎo)致電極表面附近離子濃度與本體溶液中不同，從而使電極電勢與j_r 發(fā)生偏離的現(xiàn)象，稱為“濃差極化”。電極發(fā)生濃差極化時，陰極電勢總是變得比j_r低，而陽極電勢總是變得比j_r高。因濃差極化而造成的電極電勢 j_I與j_r之差的絕對值，稱為“濃差過電勢”。濃差過電勢的大小是電極濃差極化程度的量度。其值取決于電極表面離子濃度與本體溶液中離子濃度差值之大小。因此，凡能影響這一濃差大小的因素，皆能影響濃差過電勢的數(shù)值。例如，需要減小濃差過電勢時，可將溶液強(qiáng)烈攪拌或升高溫度，以加快離子的擴(kuò)散；而需要造成濃差過電勢時，則應(yīng)避免對于溶液的擾動并保持不太高的溫度。

離子擴(kuò)散的速率與離子的種類以及離子的濃度密切相關(guān)。因此，在同等條件下，不同離子的濃差極化程度不同；同一種離子在不同濃度時的濃差極化程度亦不同。極譜分析就是基于這一原理而建立起來的一種電化學(xué)分析方法，可用于對溶液中的多種金屬離子進(jìn)行定性和定量分析 。

不同電介質(zhì)的極化程度是不一樣的。為了分析電介質(zhì)極化的宏觀效應(yīng)，常引入極化強(qiáng)度P這一物理量來表征電介質(zhì)的極化特性。極化強(qiáng)度是一個矢量，定義單位體積內(nèi)電偶極子電矩的矢量和為極化強(qiáng)度。