الأجسام العازلة. العوازل النشطة ما هي أسماء الأجسام المصنوعة من العوازل الكهربائية؟

موصل- جسم يحتوي بداخله على عدد كاف من الشحنات الكهربائية الحرة التي يمكن أن تتحرك تحت تأثير المجال الكهربائي. قد ينشأ تيار كهربائي في الموصلات تحت تأثير المجال الكهربائي المطبق. جميع المعادن ومحاليل الأملاح والأحماض والتربة الرطبة وأجسام الإنسان والحيوان موصلة جيدة للشحنات الكهربائية.

عازل أو عازل- الجسم الذي لا يحتوي بداخله على شحنات كهربائية حرة. التيار الكهربائي غير ممكن في العوازل.

تشمل العوازل الزجاج والبلاستيك والمطاط والكرتون والهواء. تسمى الأجسام المصنوعة من العوازل الكهربائية بالعوازل. يتم تقطير سائل غير موصل تمامًا، أي. الماء المقطر. (أي ماء آخر (الصنبور أو البحر) يحتوي على كمية من الشوائب وهو موصل)

استقطاب عازل في مجال كهربائي- إزاحة الشحنات الموجبة والسالبة في اتجاهين متعاكسين، أي اتجاه الجزيئات.

المعلمة الفيزيائية التي تميز العازل الكهربائي هي ثابت العزل الكهربائي. قد يكون ثابت العزل الكهربائي التشتت.

وتشمل المواد العازلة الهواء والغازات الأخرى، والزجاج، والراتنجات المختلفة، وبالتأكيد المواد البلاستيكية الجافة. الماء النقي كيميائيا هو أيضا عازل.

تستخدم المواد العازلة ليس فقط كمواد عازلة.

تختلف الموصلات والعوازل عن بعضها البعض في كيفية توصيل الكهرباء. الموصلات مثل النحاس توصل التيار بسهولة، لكن العوازل (الزجاج) توصل التيار فقط عند الفولتية العالية. يتم استخدام الموصلات والعوازل للتحكم في كمية التيار. على سبيل المثال، يتم استخدام موصل في مانعة الصواعق، مما يتسبب في وصول البرق إلى الأرض دون التسبب في أي ضرر. تستخدم العوازل في المفاتيح لحماية الأشخاص.

إذا كان الجهاز يجب أن يوصل التيار، فهو يحتوي على موصلات ذات مقاومة منخفضة. تصنع معظم الأسلاك الكهربائية من معادن موصلة للتيار بشكل جيد. في أغلب الأحيان، تكون الموصلات مصنوعة من النحاس؛ هذا المعدن لديه موصلية عالية (مقاومة منخفضة).

عندما يتدفق التيار عبر سلك، فإنه يواجه مقاومة. هذا يتسبب في تسخين الموصل. إذا تم استخدام جهاز كهربائي كسخان، فإنه يحتوي على موصلات ذات مقاومة عالية - على سبيل المثال، سلك رفيع من النيكل أو الكروم.

تعتمد الموصلية والمقاومة للسلك على سمكه. تتميز الأسلاك الرفيعة بموصلية منخفضة (مقاومة عالية) مقارنة بالأسلاك السميكة المصنوعة من نفس المادة.

وتستخدم الأسلاك الرفيعة في شبكات الجهد المنخفض، على سبيل المثال في الهواتف. تم تصميم الموصلات الأكثر سمكًا لتيارات أعلى - على سبيل المثال، لتشغيل موقد كهربائي.

العازل الكهربائي هو مادة أو مادة لا تسمح عمليا بمرور التيار الكهربائي. ترجع هذه الموصلية إلى قلة عدد الإلكترونات والأيونات. تتشكل هذه الجسيمات في مادة غير موصلة فقط عندما يتم تحقيق خصائص درجة حرارة عالية. ما هو العازل الكهربائي سيتم مناقشته في هذه المقالة.

وصف

يمرر كل موصل إلكتروني أو راديوي أو أشباه موصلات أو عازل مشحون تيارًا كهربائيًا من خلال نفسه، ولكن خصوصية العازل الكهربائي هي أنه حتى عند الفولتية العالية فوق 550 فولت، سوف يتدفق تيار صغير فيه. التيار الكهربائي في العازل الكهربائي هو حركة الجزيئات المشحونة في اتجاه معين (يمكن أن يكون موجبًا أو سالبًا).

أنواع التيارات

تعتمد التوصيلية الكهربائية للعوازل على:

• تيارات الامتصاص هي تيار يتدفق في العازل بتيار ثابت حتى يصل إلى حالة التوازن، ويتغير اتجاهه عند تشغيله وتطبيق الجهد عليه وعند إيقاف تشغيله. مع التيار المتردد، فإن الجهد الكهربي الموجود في العازل سيكون موجودًا فيه طوال الوقت الذي يكون فيه في عمل المجال الكهربائي.
• الموصلية الإلكترونية هي حركة الإلكترونات تحت تأثير المجال.
• الموصلية الأيونية هي حركة الأيونات. يوجد في محاليل الإلكتروليتات - الأملاح والأحماض والقلويات وكذلك في العديد من المواد العازلة.
• الموصلية الكهربائية للموليون هي حركة الجزيئات المشحونة التي تسمى موليون. توجد في الأنظمة الغروية والمستحلبات والمعلقات. وتسمى ظاهرة حركة الموليونات في المجال الكهربائي بالرحلان الكهربائي.

يتم تصنيفها حسب حالة التجميع والطبيعة الكيميائية. وتنقسم الأولى إلى الصلبة والسائلة والغازية والصلبة. بناءً على طبيعتها الكيميائية، يتم تقسيمها إلى مواد عضوية وغير عضوية وعناصر عضوية.

حسب حالة التجميع:

• الموصلية الكهربائية للغازات.المواد الغازية لديها الموصلية الحالية منخفضة إلى حد ما. يمكن أن يحدث في وجود جسيمات مشحونة حرة، والتي تظهر نتيجة لتأثير العوامل الخارجية والداخلية والإلكترونية والأيونية: الأشعة السينية والإشعاع الإشعاعي، تصادم الجزيئات والجسيمات المشحونة، العوامل الحرارية.
• الموصلية الكهربائية للعازل السائل.عوامل الاعتماد: التركيب الجزيئي، درجة الحرارة، الشوائب، وجود شحنات كبيرة من الإلكترونات والأيونات. تعتمد الموصلية الكهربائية للعوازل السائلة إلى حد كبير على وجود الرطوبة والشوائب. يتم أيضًا إنشاء موصلية الكهرباء في المواد القطبية باستخدام سائل به أيونات منفصلة. عند مقارنة السوائل القطبية وغير القطبية، فإن الأول لديه ميزة واضحة في التوصيل. إذا قمت بتنظيف السائل من الشوائب، فإن ذلك سيساعد على تقليل خصائصه الموصلة. ومع زيادة الموصلية ودرجة حرارتها، يحدث انخفاض في لزوجتها، مما يؤدي إلى زيادة حركة الأيونات.
• العوازل الصلبة.يتم تحديد الموصلية الكهربائية من خلال حركة الجسيمات العازلة المشحونة والشوائب. في المجالات القوية للتيار الكهربائي، يتم الكشف عن الموصلية الكهربائية.

الخصائص الفيزيائية للعوازل الكهربائية

عندما تكون المقاومة النوعية للمادة أقل من 10-5 أوم*م، فيمكن تصنيفها على أنها موصلات. إذا كان أكثر من 108 أوم*م - للعوازل. قد تكون هناك حالات تكون فيها المقاومة أكبر بعدة مرات من مقاومة الموصل. في نطاق 10-5-108 أوم*م يوجد شبه موصل. المواد المعدنية هي موصل ممتاز للتيار الكهربائي.

من الجدول الدوري بأكمله، تم تصنيف 25 عنصرًا فقط على أنها غير معدنية، و12 منها قد يكون لها خصائص أشباه الموصلات. ولكن، بالطبع، بالإضافة إلى المواد الموجودة في الجدول، هناك العديد من السبائك أو التركيبات أو المركبات الكيميائية التي لها خصائص الموصل أو أشباه الموصلات أو العازل الكهربائي. وبناء على ذلك فإنه من الصعب رسم خط محدد بين قيم المواد المختلفة ومقاوماتها. على سبيل المثال، عند عامل درجة حرارة منخفضة، سوف تتصرف أشباه الموصلات مثل العازل الكهربائي.

طلب

يعد استخدام المواد غير الموصلة واسع النطاق للغاية، لأنها واحدة من أكثر فئات المكونات الكهربائية شيوعًا. لقد أصبح من الواضح تمامًا أنه يمكن استخدامها نظرًا لخصائصها في شكل نشط وسلبي.

في شكلها السلبي، يتم استخدام خصائص العوازل الكهربائية للاستخدام في المواد العازلة الكهربائية.

في شكلها النشط، يتم استخدامها في المواد الكهروضوئية، وكذلك في المواد اللازمة لبواعث الليزر.

العوازل الأساسية

تشمل الأنواع الشائعة ما يلي:

• زجاج.
• ممحاة.
• زيت.
• أسفلت.
• بورسلين.
• كوارتز.
• هواء.
• الماس.
• ماء نقي.
• بلاستيك.

ما هو العازل السائل؟

ويحدث هذا النوع من الاستقطاب في مجال التيار الكهربائي. تُستخدم المواد السائلة غير الموصلة في تكنولوجيا صب المواد أو تشريبها. هناك 3 فئات من العوازل السائلة:

الزيوت البترولية شديدة اللزوجة وفي الغالب غير قطبية. وغالبا ما تستخدم في المعدات ذات الجهد العالي: المياه ذات الجهد العالي. هو عازل غير قطبي. لقد وجد زيت الكابلات تطبيقًا في تشريب الأسلاك الورقية العازلة بجهد يصل إلى 40 كيلو فولت، وكذلك الطلاءات المعدنية بتيار يزيد عن 120 كيلو فولت. يحتوي زيت المحولات على بنية أنقى من زيت المكثف. ويستخدم هذا النوع من المواد العازلة على نطاق واسع في الإنتاج، على الرغم من التكلفة العالية مقارنة بالمواد والمواد التناظرية.

ما هو العازل الاصطناعي؟ حاليًا، يتم حظره في كل مكان تقريبًا بسبب سميته العالية، حيث يتم إنتاجه على أساس الكربون المكلور. والعازل السائل، الذي يعتمد على السيليكون العضوي، آمن وصديق للبيئة. هذا النوع لا يسبب صدأ المعدن وله خصائص استرطابية منخفضة. يوجد عازل مسال يحتوي على مركب الفلور العضوي، والذي يحظى بشعبية خاصة بسبب عدم قابليته للاشتعال، وخصائصه الحرارية واستقراره التأكسدي.

والنوع الأخير هو الزيوت النباتية. وهي عبارة عن عوازل قطبية ضعيفة، وتشمل الكتان، والخروع، والتونغ، والقنب. زيت الخروع ساخن للغاية ويستخدم في المكثفات الورقية. الزيوت المتبقية قابلة للتبخر. ولا يحدث التبخر فيها بسبب التبخر الطبيعي، بل بسبب تفاعل كيميائي يسمى البلمرة. تستخدم بنشاط في المينا والدهانات.

خاتمة

ناقش المقال بالتفصيل ما هو العازل الكهربائي. وقد تم ذكر أنواع مختلفة وخصائصها. وبطبيعة الحال، من أجل فهم دقة خصائصها، سيتعين عليك دراسة قسم الفيزياء عنها بمزيد من التعمق.

الموصل هو جسم يحتوي على كمية كافية من الشحنات الكهربائية الحرة التي يمكن أن تتحرك تحت تأثير المجال الكهربائي.
قد ينشأ تيار كهربائي في الموصلات تحت تأثير المجال الكهربائي المطبق.
جميع المعادن ومحاليل الأملاح والأحماض والتربة الرطبة وأجسام الإنسان والحيوان موصلة جيدة للشحنات الكهربائية.

العازل (أو العازل) هو جسم لا يحتوي على شحنات كهربائية حرة بداخله.
التيار الكهربائي غير ممكن في العوازل.
تشمل العوازل الزجاج والبلاستيك والمطاط والكرتون والهواء. تسمى الأجسام المصنوعة من العوازل الكهربائية بالعوازل.
يتم تقطير سائل غير موصل تمامًا، أي. الماء المقطر،
(أي ماء آخر (الصنبور أو البحر) يحتوي على كمية من الشوائب وهو موصل)

التيار الكهربائي في المعادن

يوجد دائمًا عدد كبير من الإلكترونات الحرة في المعدن.
التيار الكهربائي في الموصلات المعدنية هو الحركة المنظمة للإلكترونات الحرة تحت تأثير المجال الكهربائي الناتج عن مصدر تيار.

التيار الكهربائي في السوائل

يمكن لمحاليل الأملاح والأحماض، وكذلك الماء العادي (ما عدا المقطر)، توصيل التيار الكهربائي.
يسمى المحلول الذي يمكنه توصيل التيار الكهربائي بالكهرباء.
في المحلول، تتحول جزيئات المذاب إلى أيونات موجبة وسالبة بفعل المذيب. تحت تأثير المجال الكهربائي المطبق على المحلول، يمكن للأيونات أن تتحرك: الأيونات السالبة - إلى القطب الموجب، والأيونات الموجبة - إلى القطب السالب.
يحدث تيار كهربائي في المنحل بالكهرباء.
عندما يمر التيار عبر المنحل بالكهرباء، يتم إطلاق المواد النقية الموجودة في المحلول على الأقطاب الكهربائية. وتسمى هذه الظاهرة التحليل الكهربائي
نتيجة لعمل التيار الكهربائي، تحدث تغيرات كيميائية لا رجعة فيها في المنحل بالكهرباء، ومن أجل الحفاظ على التيار الكهربائي بشكل أكبر، يجب استبداله بآخر جديد.

مثير للاهتمام

في القرن السابع عشر، بعد أن أثبت ويليام جيلبرت أن العديد من الأجسام لديها القدرة على أن تكهرب عند فركها، كان يعتقد علميا أن جميع الأجسام من حيث الكهربة تنقسم إلى نوعين: تلك التي يمكن أن تكهرب بالاحتكاك، والأجسام التي يمكن أن تكهرب بالاحتكاك. لا يتم كهربتها عن طريق الاحتكاك.
ولم يتم اكتشاف أن بعض الأجسام تمتلك أيضًا القدرة على توزيع الكهرباء إلا في النصف الأول من القرن الثامن عشر. تم إجراء التجارب الأولى في هذا الاتجاه بواسطة الفيزيائي الإنجليزي جراي. وفي عام 1729 اكتشف جراي ظاهرة التوصيل الكهربائي. ووجد أن الكهرباء يمكن أن تنتقل من جسم إلى آخر عبر سلك معدني. ولم تنتشر الكهرباء على طول خيط الحرير. كان جراي هو من قسم المواد إلى موصلة وغير موصلة للكهرباء. فقط في عام 1739 لقد ثبت أخيرًا أنه يجب تقسيم جميع الأجسام إلى موصلات وعوازل.
___

بحلول بداية القرن التاسع عشر، أصبح من المعروف أن تفريغ الأسماك الكهربائية يمر عبر المعادن، لكنه لا يمر عبر الزجاج والهواء.

هل تعرف

تقنية الجلفانوستيجي.

طلاء الأجسام بطبقة من المعدن باستخدام التحليل الكهربائي يسمى الطلاء الكهربائي. لا يمكن تعدين الأجسام المعدنية فحسب، بل يمكن أيضًا تعدين الأجسام الخشبية وأوراق النباتات والدانتيل والحشرات الميتة. تحتاج أولاً إلى جعل هذه الأشياء صلبة، وللقيام بذلك، احتفظ بها لبعض الوقت في الشمع المنصهر.
ثم قم بتغطيتها بالتساوي بطبقة من الجرافيت (على سبيل المثال، عن طريق فركها بقلم رصاص) لجعلها موصلة، ثم قم بخفضها كقطب كهربائي في حمام كلفاني من الإلكتروليت، وتمرير الكهرباء من خلاله لبعض الوقت. حاضِر. بعد مرور بعض الوقت، سيتم إطلاق المعدن الموجود في المحلول على هذا القطب وسيغطي الجسم بالتساوي.

تتيح لنا الحفريات الأثرية التي يعود تاريخها إلى عصر المملكة البارثية أن نفترض أنه منذ ألفي عام تم تنفيذ عملية الطلاء بالكهرباء والفضة للمنتجات!
ويتجلى ذلك أيضًا في الاكتشافات التي تم العثور عليها في مقابر الفراعنة المصريين.

تجارب مع الإلكتروليتات

1. إذا أخذت محلول كبريتات النحاس، وقمت بتجميع دائرة كهربائية وغمست الأقطاب الكهربائية (قضبان الجرافيت من قلم رصاص) في المحلول، فسوف يضيء المصباح الكهربائي. هناك الحالي!
كرر التجربة، مع استبدال القطب المتصل بالبطارية السالبة بزر من الألومنيوم. بعد مرور بعض الوقت سوف يصبح "ذهبي" أي. سيتم تغطيتها بطبقة من النحاس. هذه هي ظاهرة الجلفانوستيجي.

2. سنحتاج إلى: كوب بمحلول قوي من ملح الطعام، وبطارية مصباح يدوي، وقطعتين من الأسلاك النحاسية بطول 10 سم تقريبًا، وقم بتنظيف أطراف السلك باستخدام ورق الصنفرة الناعم. قم بتوصيل أحد طرفي السلك بكل قطب من البطارية. اغمس الأطراف الحرة للأسلاك في كوب بالمحلول. ترتفع الفقاعات بالقرب من الأطراف السفلية للسلك!

افعلها بنفسك!

1. اصنع جهاز قياس - جهاز اختبار لتحديد ما إذا كانت المادة موصلة للتيار الكهربائي. للقيام بذلك، تحتاج إلى بطارية ومصباح يدوي وأسلاك توصيل. إغلاق الدائرة الكهربائية المجمعة بالموصل قيد الدراسة وتحديد ما إذا كانت المادة موصلة بوجود أو عدم وجود توهج المصباح.

2. يمكنك إثبات وجود شحنات كهربائية حرة في سائل مثل هذا: قم بتوصيل غلاية معدنية وزجاج ألومنيوم من المسعر بموصلات إلى الجلفانومتر. صب الماء في الغلاية وقم بإذابة القليل من الملح فيها. ابدأ بصب الماء المالح من الغلاية في الزجاج بتيار رفيع؛ سيُظهر الجلفانومتر وجود تيار كهربائي. عن طريق تغيير طول وسمك الطائرة، ومراقبة التغير في القوة الحالية.

عند تثبيت التأريض، من الجيد دفن السلك على عمق يصل إلى 2.5 متر، ولكن في الظروف الميدانية
ليس هذا ممكنا دائما. لذلك، يتم التأريض غالبًا على شكل دبوس مثبت في الأرض. لماذا من المفيد سقي منطقة التأريض بالمياه المالحة في هذه الحالة؟

لا-أنا-أنا!

في حالة حدوث حريق في التركيبات الكهربائية، يجب عليك إيقاف تشغيل المفتاح على الفور. لا يمكن إطفاء الحريق الناتج عن التيار الكهربائي بالماء أو طفاية الحريق العادية، وذلك لأن يعتبر تيار الماء موصلًا ويمكنه إغلاق الدائرة مرة أخرى واستعادة سبب الحريق. في هذه الحالة، من الضروري استخدام الرمل الجاف أو طفاية حريق الرمل.

جسم الإنسان موصل للكهرباء

إذا تم تنشيط الشخص عن طريق الخطأ، فقد تحدث إصابة أو حتى الموت.

عند العمل مع الدوائر الكهربائية، لا:
- لا يمكنك لمس الأسلاك العارية بكلتا يديك في نفس الوقت.
- لا تلمس سلكًا عاريًا أثناء وقوفك على الأرض أو على أرضية رطبة (حتى الأسمنتية أو الخشبية).
- لا تستخدم الأجهزة الكهربائية المعيبة.
- لا يمكنك إصلاح جهاز كهربائي دون فصله عن مصدر الطاقة.

الإسعافات الأولية لضحية الصدمة الكهربائية.

في كثير من الأحيان لا يستطيع الشخص نفسه تحرير نفسه من الأسلاك الحاملة للتيار، لأن... يسبب التيار الكهربائي تقلصات عضلية متشنجة، أو يفقد الضحية وعيه. تحتاج أولاً إلى فصل الشخص عن الأسلاك الحاملة للتيار. للقيام بذلك، قم بإيقاف تشغيل التيار أو فك الصمامات الموجودة بالقرب من العداد. إذا كان المفتاح بعيدًا، فستحتاج إلى استخدام عصا خشبية (جسم غير موصل) لسحبه بعيدًا عن السلك. يجب أن يكون هناك سطح عازل تحت قدميك: حصيرة مطاطية أو ألواح جافة أو مشمع. لا يمكنك سحب الضحية بعيدًا عن الأسلاك إلا بيديك العاريتين من أطراف الملابس الجافة وبيد واحدة. لا تلمس تلك المتصلة بالأرض. كائنات موصلة!
ثم يجب وضع الضحية على ظهره واستدعاء الطبيب.

لا تضع أصابعك في المقبس، فسوف تكون مفيدة لك لاحقًا!

التعريف والغرض والتصنيف

المواد العازلة الكهربائية

العوازل- المواد التي يمكن أن توجد فيها مجالات كهروستاتيكية لفترة طويلة. هذه المواد، على عكس الموصلة، لا تقوم عمليا بتوصيل التيار الكهربائي تحت تأثير الجهد المستمر المطبق عليها.

الغرض من العزل الكهربائي هو في المقام الأول منع مرور التيار عبر مسارات غير مرغوب فيها لتشغيل الجهاز الكهربائي. بالإضافة إلى ذلك، تلعب العوازل الكهربائية في الأجهزة الكهربائية، وخاصة المكثفات، دورًا نشطًا، حيث توفر السعة المطلوبة.

العوازل ثنائية القطب هي تلك التي يتم ترتيب جزيئاتها بشكل غير متماثل في الفضاء؛ لديهم بشكل عام ثابت عازل أعلى من العوازل المحايدة. تعتبر العوازل ثنائية القطب أكثر استرطابية ويمكن ترطيبها بالماء بسهولة أكبر من العوازل المحايدة.

وتنقسم العوازل أيضا إلى غير متجانسة القطب (الأيونية) ،والتي تنقسم جزيئاتها بسهولة نسبية إلى أجزاء مشحونة بشكل معاكس (الأيونات)، و هوموبولار،لا تنقسم إلى أيونات.

بناءً على تركيبها الكيميائي، تنقسم المواد العازلة الكهربائية إلى: عضوي،الخامس الذي يتضمن تكوينه الكربون، و غير عضوي،لا تحتوي على الكربون. عادة، المواد غير العضوية لديها مقاومة أعلى للحرارة, من العضوية.

الموصلية الكهربائية للعوازل

من خلال غرضها ذاته، يجب ألا تسمح المواد العازلة تحت تأثير الجهد المستمر بمرور التيار على الإطلاق، أي يجب أن تكون كذلك غير الموصلات.ومع ذلك، فإن جميع المواد العازلة الكهربائية المستخدمة عمليا، عند تطبيق جهد ثابت، تمرر بعض التيار الضئيل، ما يسمى التسرب الحالي.وبالتالي فإن مقاومة المواد العازلة الكهربائية ليست لا نهائية، على الرغم من أنها كبيرة جداً.

مقاومةقسم العزل يساوي نسبة جهد التيار المستمر المطبق على هذا القسم من العزل ش (بالفولت) لتسرب التيار أنا(بالأمبير) من خلال هذا القسم:

الموصلية العزل

.

يميز المقاومة الحجميةعزل ر الخامس , التحديد العددي للعائق الناتج عن العزل أمام مرور التيار عبر سمكه و مقاومة السطحر س تحديد عائق أمام مرور التيار على طول سطح العزل وتمييز وجود زيادة في التوصيل للطبقة السطحية للعازل الكهربائي بسبب الرطوبة والتلوث وما إلى ذلك.

معاوقةيتم تعريف العزل على أنه نتيجة لمقاومتين متصلتين بالتوازي بين الأقطاب الكهربائية والحجم والسطح:

لمقطع مسطح من العزل مع مقطع عرضي س[سم 2] وسمك ح[سم] المقاومة الحجمية (باستثناء تأثير الحواف) تساوي:

.

عدديا ρ الخامستساوي المقاومة (بالأوم) لمكعب بحافة 1 سممن مادة معينة، إذا مر التيار خلال وجهين متقابلين للمكعب:

.

1 أوم ∙ سم= 10 4 أوم ∙ مم 2 /م= 10 6 μΩ∙سم= 10 -2 أوم∙م.

مقلوب المقاومة الحجمية

,

مُسَمًّى الموصلية حجم معينمادة.

قيم ρ الخامستتراوح المواد العازلة الكهربائية الصلبة والسائلة المستخدمة عملياً من 108 -1010 تقريباً أوم ∙ سمللمواد ذات الجودة المنخفضة نسبيًا المستخدمة في الحالات غير المهمة (الخشب والرخام والأسمنت الأسبستي وما إلى ذلك) حتى 10 16 -10 18 أوم ∙ سمللمواد مثل العنبر والبوليسترين والبولي إيثيلين وغيرها. للغازات غير المتأينة ρ الخامسحوالي 10 19 -10 20 أوم ∙ سميتم التعبير عن نسبة المقاومة للعازل الصلب عالي الجودة والموصل الجيد (عند درجة الحرارة العادية) برقم هائل - في حدود 10 22 -10 24.

مقاومة سطحية محددةρ سيميز خاصية المادة العازلة الكهربائية لخلق مقاومة سطحية في العزل المصنوع منها. المقاومة السطحية (مع إهمال تأثير الحواف) بين الأقطاب الكهربائية ذات الحواف المستقيمة المتوازية الطول ب, تقع على مسافة من بعضها البعض أ، عند استبعاد تيار التسرب الحجمي من خلال سمك المادة فإنه يساوي , أين .

ضخامة ρ ستساوي عدديًا مقاومة المربع (بأي حجم) على سطح مادة معينة , إذا تم تغذية التيار إلى الأقطاب الكهربائية التي تحد الجانبين المتقابلين لهذا المربع .

الطبيعة الفيزيائية للتوصيل الكهربائي للعوازل

يتم تفسير الموصلية الكهربائية للعوازل من خلال وجود جزيئات مشحونة (أي غير مرتبطة بجزيئات معينة وقادرة على التحرك تحت تأثير مجال كهربائي مطبق): الأيونات والمولونات (الجزيئات الغروية) وأحيانًا الإلكترونات.

الأكثر شيوعًا لمعظم المواد العازلة الكهربائية الموصلية الأيونية.وتجدر الإشارة إلى أنه في بعض الحالات تخضع المادة الرئيسية للعازل للتحليل الكهربائي؛ ومن الأمثلة على ذلك الزجاج، حيث يمكن، بسبب شفافيته، ملاحظة إطلاق منتجات التحليل الكهربائي بشكل مباشر. عندما يتم تمرير تيار مباشر عبر الزجاج، ويتم تسخينه لتقليل الموصلية، تتشكل رواسب مميزة تشبه الأشجار ("التشعبات") من المعادن التي يتكون منها الزجاج، وخاصة الصوديوم، عند الكاثود. في كثير من الأحيان، يتم ملاحظة الحالات التي لا تتمتع فيها جزيئات المادة الرئيسية للعازل الكهربائي بالقدرة على التأين بسهولة، ولكن التوصيل الكهربائي الأيوني يحدث بسبب الشوائب الموجودة حتماً في العازل الكهربائي - شوائب الرطوبة والأملاح والأحماض، القلويات، وما إلى ذلك. حتى القلويات الصغيرة جدًا، والتي تحتوي أحيانًا على شوائب يصعب اكتشافها عن طريق التحليل الكيميائي، يمكن أن تؤثر بشكل كبير على موصلية المادة؛ لذلك، في صناعة العوازل الكهربائية وبشكل عام في تكنولوجيا العزل الكهربائي، فإن نقاء المنتجات الأولية ونظافة مكان العمل أمر في غاية الأهمية. في العزل الكهربائي ذو الموصلية الأيونية، يتم التقيد الصارم بقانون فاراداي، أي التناسب بين كمية الكهرباء التي تمر عبر العزل (عند التيار الثابت) وكمية المادة المنبعثة أثناء التحليل الكهربائي.

عند الزيادة درجة حرارةعادة ما يتم تقليل مقاومة المواد العازلة الكهربائية بشكل كبير. من الواضح أن ظروف تشغيل العزل الكهربائي تصبح أكثر خطورة. في درجات حرارة منخفضة، على العكس من ذلك، حتى العوازل السيئة للغاية تكتسب قيما عالية ρ الخامس .

إن وجود كميات صغيرة من الماء يمكن أن يقلل بشكل كبير ρ الخامسعازل. ويفسر ذلك حقيقة أن الشوائب الموجودة في الماء تتفكك إلى أيونات، أو أن وجود الماء يمكن أن يساهم في تفكك جزيئات المادة نفسها. وبالتالي، تصبح ظروف تشغيل العزل الكهربائي أكثر صعوبة عندما الترطيب.الترطيب له تأثير قوي جدا على التغيير ρ الخامسالألياف وبعض المواد الأخرى التي يمكن أن تشكل فيها الرطوبة أفلامًا مستمرة على طول الألياف - "الجسور" التي تخترق العازل الكهربائي بالكامل من قطب كهربائي إلى آخر.

للحماية من الرطوبة بعد التجفيف، يتم تشريب المواد المسترطبة أو تغطيتها بورنيش أو مركبات غير قابلة للاسترطاب، وما إلى ذلك. تجفيفالعزل الكهربائي، فتُزال الرطوبة منه، وتزيد مقاومته. وبالتالي كلما ارتفعت درجة الحرارة ρ الخامسيمكن أن تنمو المادة المبللة في البداية (إذا كان تأثير إزالة الرطوبة يفوق تأثير زيادة درجة الحرارة)، وفقط بعد إزالة جزء كبير من الرطوبة يبدأ الانخفاض ρ الخامس .

قد تنخفض مقاومة العزل مع زيادة في الجهد،والتي لها أهمية عملية كبيرة: من خلال قياس مقاومة العزل (لآلة، كابل، مكثف، إلخ) بجهد أقل من جهد التشغيل، يمكننا الحصول على قيمة مقاومة مبالغ فيها.

مدمن ر منيتم تفسير قيمة الجهد بعدد من الأسباب:

تشكيل الشحنات الفضائية في العازلة.

ضعف الاتصال بين الأقطاب الكهربائية والعزل المقاس، وما إلى ذلك.

عند الفولتية العالية بما فيه الكفاية، يمكن إطلاق الإلكترونات بواسطة قوى المجال الكهربائي؛ تؤدي الموصلية الإلكترونية الإضافية التي تم إنشاؤها في هذه الحالة إلى زيادة كبيرة في التوصيل الكهربائي الإجمالي. هذه الظاهرة تسبق تطور انهيار العزل الكهربائي.

عند تطبيق جهد ثابت على مادة عازلة صلبة، يتناقص التيار تدريجيًا في معظم الحالات بمرور الوقت، ويقترب بشكل تقاربي من قيمة حالة ثابتة معينة. وبالتالي، فإن موصلية المواد العازلة تزداد تدريجيًا وتقل المقاومة. يرتبط التغير في الموصلية بمرور الوقت بتأثير تكوين الشحنات الفضائية وعمليات التحليل الكهربائي في العزل الكهربائي وأسباب أخرى.

طبيعة التغيرات في مقاومة السطح المحددة ρ سالعوازل من عوامل مختلفة (درجة الحرارة، الرطوبة، الجهد، زمن التعرض للجهد) تشبه طبيعة التغير ρ الخامستمت مناقشته أعلاه. ضخامة ρ سالعوازل استرطابية حساسة للغاية للرطوبة.

استقطاب العوازل

إن الخاصية الأكثر أهمية للعوازل الكهربائية هي قدرتها على الاستقطاب تحت تأثير الجهد الكهربائي المطبق خارجياً. يرجع الاستقطاب إلى تغير في الموضع المكاني لجزيئات المادة المشحونة للعازل الكهربائي، ويكتسب العازل الكهربائي عزم الدوران الكهربائي المستحث,وتتكون فيه شحنة كهربائية. إذا أخذنا بعين الاعتبار قسمًا من العزل باستخدام أقطاب كهربائية يتم تطبيق الجهد عليها ش [V]، فالتهمة من هذا الباب س [الكلور] يتم تحديده من خلال التعبير

س= C.U. .

هنا معهي سعة قسم معين من العزل، وتقاس بالفاراد (F).

تعتمد قدرة العزل على المادة (العازلة) وعلى الأبعاد الهندسية وتكوين العزل.

تسمى قدرة عازل معين على تكوين سعة كهربائية به ثابت العزل الكهربائيويتم تعيينه ε . ضخامة ε يتم أخذ الفراغ كواحد.

يترك مع يا- قدرة مكثف فراغ من الشكل والحجم التعسفي. إذا تم، دون تغيير الحجم والشكل والموضع النسبي لألواح المكثف، امتلاء الفراغ بين ألواحه بمادة ذات ثابت عازل ε ، فإن سعة المكثف ستزداد وتصل إلى قيمتها

ج=ε ج يا .

وبالتالي، فإن ثابت العزل الكهربائي للمادة هو رقم يوضح عدد المرات التي ستزداد فيها سعة المكثف الفراغي، إذا تم ملء المساحة بين الأقطاب الكهربائية بمادة معينة، دون تغيير حجم وشكل أقطاب المكثف. تتناسب سعة مكثف ذي أبعاد وشكل هندسي معين تناسبًا طرديًا ε عازل.

يتم تضمين قيمة ثابت العزل الكهربائي في العديد من المعادلات الأساسية للكهرباء الساكنة. نعم وفقا للقانون قلادةقوة التنافر المتبادل لشحنات كهربائية ذات نقطتين س 1 و س 2 (وحدات الشحن المطلقة) تقع في وسط ذو ثابت عازل ε على مسافة من بعضها البعض ح[سم] , يكون:

ثابت العزل الكهربائي هو كمية بلا أبعاد. بالنسبة للغازات فهو قريب جدًا من 1. لذلك بالنسبة للهواء في الظروف العادية ε= 1.00058. لمعظم المواد العازلة الكهربائية السائلة والصلبة ε – بترتيب عدة وحدات، في كثير من الأحيان أقل من عشرات ونادرا ما تتجاوز 100. بعض المواد من فئة خاصة - متعلق بالعازل الكهربائي الشفاف - في ظل ظروف معينة لها قيم عالية بشكل استثنائي من ثابت العزل الكهربائي.

الجوهر المادي للاستقطاب

الاستقطاب، مثل الموصلية، ينجم عن حركة الشحنات الكهربائية في الفضاء. الفرق بين هاتين الظاهرتين:

الاستقطاب يسبب التحول متعلق بمع جزيئات معينة من الشحنات التي لا يمكن أن تتجاوز حدود جزيء معين، في حين أن الموصلية ناتجة عن حركة (انجراف) الشحنات الحرة التي يمكن أن تتحرك في عازل على مسافة كبيرة نسبيًا؛

إزاحة الاستقطاب – التحول المرن للشحنات؛ عند انتهاء الجهد المطبق على العازل الكهربائي، تميل الشحنات النازحة إلى العودة إلى مواقعها الأصلية، وهو أمر غير معتاد بالنسبة للتوصيل؛

يحدث استقطاب المواد المتجانسة في جميع الجزيئات العازلة تقريبًا، بينما يتم تحديد التوصيل الكهربائي للعوازل غالبًا من خلال وجود كمية صغيرة من الشوائب (الملوثات).

في حين أن تيار التوصيل موجود طالما يتم تطبيق جهد ثابت على العازل من الخارج، التحيز الحالي (التيار بالسعة)يحدث فقط عند تشغيل أو إيقاف الجهد المباشر، أو حتى عندما يتغير حجم الجهد المطبق؛ لفترة طويلةيوجد تيار سعوي فقط في العازل تحت التأثير الجهد المتناوب.

أكثر أنواع الاستقطاب شيوعًا هي الإلكترونية والأيونية وثنائية القطب.

الاستقطاب الإلكتروني- إزاحة مدارات الإلكترون بالنسبة للنواة الذرية. يحدث الاستقطاب الإلكتروني عند تطبيق مجال كهربائي خارجي في وقت قصير للغاية (حوالي 10 -15 ثانية).

الاستقطاب الأيوني(للعوازل الأيونية) - الإزاحة بالنسبة لبعض الأيونات التي تشكل الجزيء. يحدث هذا الاستقطاب على مدى فترات أطول من الاستقطاب الإلكتروني، ولكن أيضًا خلال فترات قصيرة جدًا - في حدود 10 -13 ثانية.

الاستقطاب الإلكتروني والأيوني - أصناف تشوه الاستقطاب،تمثل تحولا في الشحنات بالنسبة لبعضها البعض في اتجاه المجال الكهربائي الخارجي.

الاستقطاب ثنائي القطب (الاتجاه).يتعلق الأمر بدوران (اتجاه) جزيئات ثنائي القطب من المادة. هذا الاستقطاب كبير عدديًا مقارنة باستقطاب التشوه ويحدث بشكل كامل على فترات زمنية مختلفة بالنسبة لجزيئات المواد المختلفة، ولكنه أطول بكثير من مدة استقطاب التشوه.

من الواضح أنه في العوازل المحايدة يمكن أن يحدث استقطاب التشوه فقط. تحتوي هذه المواد العازلة على ثابت عازل منخفض نسبيًا (على سبيل المثال، للهيدروكربونات السائلة والصلبة ε حوالي 1.9-2.8).

الجدول 1.1

ثابت العزل الكهربائي لبعض المواد

العوازل ثنائية القطب، والتي، بالإضافة إلى استقطاب التشوه، يُلاحظ أيضًا استقطاب الاتجاه، لها قيم أعلى لثابت العزل الكهربائي مقارنة بالعوازل المحايدة، وفي العوازل ثنائية القطب، على سبيل المثال، للمياه، ε = 82.

بشكل عام، يكون ثابت العزل الكهربائي للمادة ثنائية القطب أكبر، كلما كان حجم الجزيء (أو الوزن الجزيئي) أصغر. نعم، كبيرة جدًا ε الماء يرجع إلى صغر حجم جزيئه.

اعتماد ثابت العزل الكهربائي على التردد.نظرًا لأن وقت إنشاء استقطاب التشوه قصير جدًا مقارنة بوقت التغيير في إشارة الجهد حتى عند أعلى الترددات المستخدمة في الإلكترونيات الراديوية الحديثة، فإن استقطاب العوازل المحايدة يمكن أن يتم تأسيسه بالكامل في وقت يمكن مهملة بالمقارنة مع نصف دورة الجهد المتردد. ولذلك، لا يوجد عمليا أي اعتماد كبير ε من الترددالعوازل المحايدة لا تفعل ذلك.

بالنسبة للعوازل ثنائية القطب، مع زيادة تردد الجهد المتردد، فإن القيمة ε في البداية يبقى أيضا دون تغيير، ولكن بدءا من معين التردد الحرج,عندما لا يكون لدى الاستقطاب الوقت الكافي لتأسيس نفسه بشكل كامل في نصف دورة واحدة، ε يبدأ في الانخفاض، ويقترب عند ترددات عالية جدًا من القيم المميزة للعوازل المحايدة؛ مع زيادة درجة الحرارة، يزيد التردد الحرج.

بشكل حاد العوازل غير المتجانسة,على وجه الخصوص، في العوازل مع شوائب المياه، ظاهرة ما يسمى البينيةنوحالاستقطاب. يتم تقليل استقطاب الطبقات البينية إلى تراكم الشحنات الكهربائية عند الواجهات بين العوازل (في حالة العازل المبلل، على سطح الماء المنتشر). إن عمليات إنشاء الاستقطاب بين الطبقات بطيئة جدًا ويمكن أن تتم خلال دقائق وحتى ساعات. ولذلك، فإن الزيادة في قدرة العزل بسبب ترطيب الأخير تكون أكبر، كلما انخفض تردد الجهد المتناوب المطبق على العزل.

رأساعتماد ثابت العزل الكهربائي على درجة الحرارة.للعوازل المحايدة ε يعتمد بشكل ضعيف على درجة الحرارة، حيث يتناقص كلما زادت الأخيرة بسبب التمدد الحراري للمادة، أي انخفاض عدد الجزيئات القابلة للاستقطاب لكل وحدة حجم من المادة.

في العوازل ثنائية القطب عند درجات حرارة منخفضة، عندما تكون المادة ذات لزوجة عالية، يكون توجيه جزيئات ثنائي القطب على طول المجال مستحيلًا في معظم الحالات أو صعبًا على أي حال. مع زيادة درجة الحرارة وانخفاض اللزوجة، تصبح إمكانية التوجه ثنائي القطب أسهل، مما يؤدي إلى ε يزيد بشكل ملحوظ. في درجات الحرارة المرتفعة، بسبب زيادة الاهتزازات الحرارية الفوضوية للجزيئات، تنخفض درجة انتظام التوجه الجزيئي، الأمر الذي يؤدي مرة أخرى إلى الانخفاض ε .

في البلورات ذات الاستقطاب الأيوني والنظارات والخزف وأنواع السيراميك الأخرى ذات المحتوى العالي من الطور الزجاجي، يزداد ثابت العزل الكهربائي مع زيادة درجة الحرارة.

الهيئات العازلة

الهيئات العازلة

وبخلاف ذلك، فإن العوازل، أي الأجسام التي لا توصل الكهرباء، ليست موصلة.

قاموس كامل للكلمات الأجنبية التي دخلت حيز الاستخدام في اللغة الروسية - بوبوف م., 1907 .

الهيئات العازلة

الكهرباء غير الموصلة، العوازل.

, 1907 .

العوازل أو الأجسام العازلة

وبشكل عام جميع الأجسام التي تكون موصلة للكهرباء سيئة وتعمل على عزل الموصلات؛ على وجه الخصوص، يشير هذا الاسم إلى النظارات الزجاجية أو الخزفية المستخدمة. على خط التلغراف لعزل السلك عند النقاط التي يرتبط فيها بالأعمدة.

قاموس الكلمات الأجنبية المدرجة في اللغة الروسية - بافلينكوف ف., 1907 .

تعرف على ما هي "الأجسام العازلة" في القواميس الأخرى:

الاسم الذي أطلقه مايكل فاراداي على الأجسام التي لا توصل الكهرباء، أو التي تكون سيئة التوصيل، مثل الهواء والزجاج والراتنجات المختلفة والكبريت وما إلى ذلك. وتسمى هذه الأجسام أيضًا بالعوازل. قبل أبحاث فاراداي، التي أجريت في الثلاثينيات... ...

الاسم الذي أطلقه مايكل فاراداي على الأجسام غير الموصلة للكهرباء، أو بمعنى آخر سيئة التوصيل للكهرباء، مثل الهواء والزجاج والراتنجات المختلفة والكبريت وما إلى ذلك. وتسمى هذه الأجسام أيضًا بالعوازل. قبل بحث فاراداي في الثلاثينيات... ... موسوعة بروكهاوس وإيفرون

رديئة التوصيل للكهرباء ولذلك تستخدم في عزل الموصلات. قاموس الكلمات الأجنبية المدرجة في اللغة الروسية. Chudinov A.N., 1910. العوازل أو الأجسام العازلة بشكل عام، جميع الأجسام سيئة التوصيل... ... قاموس الكلمات الأجنبية للغة الروسية

المواد التي لا توصل الكهرباء بشكل جيد. مصطلح "د." (من الكلمة اليونانية diá إلى اللغة الإنجليزية electric electric) تم تقديمها بواسطة M. Faraday (انظر فاراداي) لتعيين المواد التي تخترق المجالات الكهربائية من خلالها. في أي مادة.... الموسوعة السوفيتية الكبرى

موجات قصيرة جدًا- تم استخدامها لأول مرة في علاج شليفاك. تتميز التيارات المتناوبة المستخدمة في الإنفاذ الحراري بتردد يتراوح بين 800000 إلى 1 مليون ذبذبة في الثانية وطول موجة يبلغ 300400 متر. وفي القشرة الأرضية توجد تيارات بتردد 10 ... الموسوعة الطبية الكبرى

كهربائي- 3.45 كهربائي [إلكتروني، إلكتروني قابل للبرمجة]؛ E/E/PE (كهربائي/إلكتروني/إلكتروني قابل للبرمجة؛ E/E/PE) يعتمد على التكنولوجيا الكهربائية و/أو الإلكترونية و/أو الإلكترونية القابلة للبرمجة. مصدر … كتاب مرجعي للقاموس لمصطلحات التوثيق المعياري والتقني

القاموس الموسوعي ف. بروكهاوس وآي. إيفرون

أحد فروع دراسة الظواهر الكهربائية والذي يشمل دراسة توزيع الكهرباء الخاضعة لتوازنها على الأجسام وتحديد تلك القوى الكهربائية التي تنشأ في هذه الحالة. تم وضع أساس E. من خلال العمل... ... القاموس الموسوعي ف. بروكهاوس وآي. إيفرون

الديناميكا الكهربائية الكلاسيكية ويكيبيديا

الديناميكا الكهربائية الكلاسيكية المجال المغناطيسي للملف اللولبي الكهرباء المغناطيسية الكهرباء الساكنة قانون كولوم ... ويكيبيديا

كتب

• المبادئ الأساسية لعمليات الترسيب الكيميائي للأغشية والهياكل للإلكترونيات النانوية، فريق المؤلفين، تعرض الدراسة نتائج تطوير عمليات ترسيب البخار الكيميائي للأغشية المعدنية والعازلة باستخدام مواد أولية متطايرة غير تقليدية... التصنيف: الأدب الفني السلسلة: مشاريع التكامل لـ SB RAS الناشر: المؤسسة الفيدرالية الحكومية الوحدوية "دار النشر SB RAS", الكتاب الاليكتروني(fb2، fb3، epub، mobi، pdf، html، pdb، lit، doc، rtf، txt)
• كتاب فيزياء الحالة الصلبة للمهندسين، Gurtov V.، Osaulenko R.، الكتاب المدرسي عبارة عن عرض تقديمي منهجي وسهل الوصول للدورة في فيزياء الحالة الصلبة، ويحتوي على العناصر الأساسية لفيزياء المادة المكثفة وتطبيقاتها... الفئة: