Александр Зеленин.
Расширения базового алгоритма.
Полярные диэлектрики
Наличие относительной диэлектрической проницаемости большей, чем единица, связано с поляризацией молекул диэлектрика. При приложении внешнего электрического поля к диэлектрику молекулы полярного диэлектрика поворачиваются, а неполярного - деформируются.
Здесь рассматриваются полярные диэлектрики. Их молекулы всегда представляют собой диполи. Например, молекулы воды. Наличие механически поворачивающихся молекул приводит к двум основным эффектам:
1. Всегда найдется такая высокая частота, при которой молекулы не успевают повернуться. Из-за этого диэлектрическая проницаемость падает.
2. При повороте молекул часть их кинетической энергии растрачивается на соударения с соседними молекулами и происходит нагрев диэлектрика. С ростом частоты этот процесс становится все заметнее и, наконец, говорят о том, что в диэлектрике растут потери на поляризацию или просто потери. С точки зрения стороннего наблюдателя, нагрев диэлектрика происходит так же, как и нагрев проводника с током за счет его сопротивления. Поэтому говорят о том, что в диэлектрике имеется некая проводимость потерь.
Непосвященный в эти процессы будет удивлен, но факт остается фактом: дистиллированная вода на частоте в пятьсот мегагерц ведет себя как проводник с проводимостью ~0,07 См/м, но постоянный ток вообще не проводит.
Белки, жиры, углеводы и вода, насыщенная солями, из которых состоят живые организмы, - все это в основном полярные диэлектрики. Сейчас модно рассчитывать эффекты взаимодействия электромагнитного излучения с человеком. Для синусоидального сигнала в расчетах можно брать электрофизические характеристики для конкретной частоты. Но для широкополосных воздействий учет частотных зависимостей совершенно необходим.
Один из вариантов, как это делается, смотрите здесь.