Corps diélectriques. Diélectriques actifs Quels sont les noms des corps constitués de diélectriques ?

Conducteur- il s'agit d'un corps qui contient un nombre suffisant de charges électriques libres à l'intérieur qui peuvent se déplacer sous l'influence d'un champ électrique. Un courant électrique peut apparaître dans les conducteurs sous l'influence d'un champ électrique appliqué. Tous les métaux, les solutions de sels et d'acides, les sols humides, les corps humains et animaux sont de bons conducteurs de charges électriques.

Diélectrique ou isolant- un corps qui ne contient pas de charges électriques libres à l'intérieur. Le courant électrique n’est pas possible dans les isolateurs.

Les diélectriques comprennent le verre, le plastique, le caoutchouc, le carton et l'air. les corps constitués de diélectriques sont appelés isolants. Un liquide totalement non conducteur est distillé, c'est-à-dire eau purifiée. (toute autre eau (du robinet ou de mer) contient une certaine quantité d'impuretés et est conductrice)

Polarisation d'un diélectrique dans un champ électrique- déplacement des charges positives et négatives dans des directions opposées, c'est-à-dire orientation des molécules.

Le paramètre physique qui caractérise le diélectrique est la constante diélectrique. La constante diélectrique peut avoir une dispersion.

Les diélectriques comprennent l'air et d'autres gaz, le verre, diverses résines et certainement les plastiques secs. L'eau chimiquement pure est également un diélectrique.

Les diélectriques ne sont pas utilisés uniquement comme matériaux isolants.

Les conducteurs et les isolants diffèrent les uns des autres par la façon dont ils conduisent l’électricité. Les conducteurs tels que le cuivre conduisent facilement le courant, mais les isolants (verre) ne conduisent le courant qu'à haute tension. Des conducteurs et des isolants sont utilisés pour contrôler le courant. Par exemple, un conducteur est utilisé dans un paratonnerre, ce qui fait que la foudre frappe le sol sans causer de dommages. Les isolateurs sont utilisés dans les interrupteurs pour protéger les personnes.

Si un appareil doit conduire du courant, il contient des conducteurs à faible résistance. La plupart des fils électriques sont fabriqués à partir de métaux qui conduisent bien le courant. Le plus souvent, les conducteurs sont en cuivre ; ce métal a une conductivité élevée (faible résistance).

Lorsque le courant circule dans un fil, il rencontre une résistance. Cela provoque un échauffement du conducteur. Si un appareil électrique est utilisé comme appareil de chauffage, il contient des conducteurs à haute résistance, par exemple un mince fil de nickel ou de chrome.

La conductivité et la résistivité d'un fil dépendent de son épaisseur. Les fils fins ont une faible conductivité (haute résistance) par rapport aux fils épais fabriqués à partir du même matériau.

Les fils fins sont utilisés dans les réseaux basse tension, par exemple dans les téléphones. Les conducteurs plus épais sont conçus pour des courants plus élevés, par exemple pour alimenter une cuisinière électrique.

Un diélectrique est un matériau ou une substance qui ne laisse pratiquement pas passer le courant électrique. Cette conductivité est due au petit nombre d'électrons et d'ions. Ces particules ne se forment dans un matériau non conducteur que lorsque des propriétés à haute température sont atteintes. Ce qu'est un diélectrique sera discuté dans cet article.

Description

Chaque conducteur électronique ou radio, semi-conducteur ou diélectrique chargé fait passer le courant électrique à travers lui-même, mais la particularité du diélectrique est que même à des tensions élevées supérieures à 550 V, un petit courant y circulera. Le courant électrique dans un diélectrique est le mouvement de particules chargées dans une certaine direction (peut être positive ou négative).

Types de courants

La conductivité électrique des diélectriques est basée sur :

  • Les courants d'absorption sont un courant qui circule dans un diélectrique à un courant constant jusqu'à ce qu'il atteigne un état d'équilibre, changeant de direction lorsqu'il est allumé et qu'une tension lui est appliquée et lorsqu'il est éteint. Avec le courant alternatif, la tension dans le diélectrique y sera présente tout le temps où il sera sous l'action du champ électrique.
  • La conductivité électronique est le mouvement des électrons sous l'influence d'un champ.
  • La conductivité ionique est le mouvement des ions. Trouvé dans les solutions d'électrolytes - sels, acides, alcalis, ainsi que dans de nombreux diélectriques.
  • La conductivité électrique des molions est le mouvement de particules chargées appelées molions. Trouvé dans les systèmes colloïdaux, les émulsions et les suspensions. Le phénomène de mouvement des molions dans un champ électrique est appelé électrophorèse.

Ils sont classés selon leur état d'agrégation et leur nature chimique. Les premiers sont divisés en solides, liquides, gazeux et solidifiants. En fonction de leur nature chimique, ils sont divisés en matériaux organiques, inorganiques et organo-éléments.

Selon l'état d'agrégation :

  • Conductivité électrique des gaz. Les substances gazeuses ont une conductivité actuelle assez faible. Elle peut se produire en présence de particules chargées libres, qui apparaissent sous l'influence de facteurs externes et internes, électroniques et ioniques : rayons X et rayonnements radioactifs, collisions de molécules et de particules chargées, facteurs thermiques.
  • Conductivité électrique d'un diélectrique liquide. Facteurs de dépendance : structure moléculaire, température, impuretés, présence de fortes charges d'électrons et d'ions. La conductivité électrique des diélectriques liquides dépend en grande partie de la présence d'humidité et d'impuretés. La conductivité électrique dans les substances polaires est également créée à l'aide d'un liquide contenant des ions dissociés. Lorsque l’on compare les liquides polaires et non polaires, les premiers ont un net avantage en termes de conductivité. Si vous nettoyez un liquide des impuretés, cela contribuera à réduire ses propriétés conductrices. Avec une augmentation de la conductivité et de sa température, sa viscosité diminue, entraînant une augmentation de la mobilité ionique.
  • Diélectriques solides. Leur conductivité électrique est déterminée par le mouvement des particules diélectriques chargées et des impuretés. Dans de forts champs de courant électrique, la conductivité électrique est révélée.

Propriétés physiques des diélectriques

Lorsque la résistance spécifique du matériau est inférieure à 10-5 Ohm*m, ils peuvent être classés comme conducteurs. Si plus de 108 Ohm*m - aux diélectriques. Il peut y avoir des cas où la résistivité sera plusieurs fois supérieure à la résistance du conducteur. Dans la plage 10-5-108 Ohm*m, il existe un semi-conducteur. Le matériau métallique est un excellent conducteur de courant électrique.

Sur l’ensemble du tableau périodique, seuls 25 éléments sont classés comme non-métaux et 12 d’entre eux peuvent avoir des propriétés semi-conductrices. Mais, bien sûr, en plus des substances figurant dans le tableau, il existe de nombreux autres alliages, compositions ou composés chimiques ayant les propriétés d'un conducteur, d'un semi-conducteur ou d'un diélectrique. Sur cette base, il est difficile de tracer une ligne précise entre les valeurs de diverses substances et leurs résistances. Par exemple, à un facteur de température réduit, un semi-conducteur se comportera comme un diélectrique.

Application

L’utilisation de matériaux non conducteurs est très répandue, car il s’agit de l’une des classes de composants électriques les plus populaires. Il est devenu évident qu'ils peuvent être utilisés en raison de leurs propriétés sous forme active et passive.

Sous leur forme passive, les propriétés des diélectriques sont utilisées dans les matériaux isolants électriques.

Sous leur forme active, ils sont utilisés dans les produits ferroélectriques, ainsi que dans les matériaux pour émetteurs laser.

Diélectriques de base

Les types couramment rencontrés comprennent :

  • Verre.
  • Caoutchouc.
  • Huile.
  • Asphalte.
  • Porcelaine.
  • Quartz.
  • Air.
  • Diamant.
  • Eau pure.
  • Plastique.

Qu'est-ce qu'un diélectrique liquide ?

Une polarisation de ce type se produit dans le domaine du courant électrique. Les substances liquides non conductrices sont utilisées dans la technologie pour couler ou imprégner des matériaux. Il existe 3 classes de diélectriques liquides :

Les huiles de pétrole sont légèrement visqueuses et pour la plupart non polaires. Ils sont souvent utilisés dans les équipements haute tension : eau haute tension. est un diélectrique non polaire. L'huile de câble a trouvé une application dans l'imprégnation de fils de papier isolants avec une tension allant jusqu'à 40 kV, ainsi que dans des revêtements à base de métal avec un courant supérieur à 120 kV. L'huile de transformateur a une structure plus pure que l'huile de condensateur. Ce type de diélectrique est largement utilisé en production, malgré son coût élevé par rapport aux substances et matériaux analogiques.

Qu'est-ce qu'un diélectrique synthétique ? Actuellement, il est interdit presque partout en raison de sa haute toxicité, car il est produit à base de charbon chloré. Et le diélectrique liquide, à base de silicium organique, est sûr et respectueux de l'environnement. Ce type ne provoque pas de rouille sur le métal et possède de faibles propriétés hygroscopiques. Il existe un diélectrique liquéfié contenant un composé organofluoré, particulièrement apprécié en raison de son ininflammabilité, de ses propriétés thermiques et de sa stabilité à l'oxydation.

Et le dernier type concerne les huiles végétales. Ce sont des diélectriques faiblement polaires, notamment le lin, le ricin, l'abrasin et le chanvre. L'huile de ricin est très chaude et est utilisée dans les condensateurs en papier. Les huiles restantes sont évaporables. L'évaporation n'est pas causée par l'évaporation naturelle, mais par une réaction chimique appelée polymérisation. Activement utilisé dans les émaux et les peintures.

Conclusion

L'article explique en détail ce qu'est un diélectrique. Différents types et leurs propriétés ont été mentionnés. Bien entendu, afin de comprendre la subtilité de leurs caractéristiques, vous devrez étudier plus en profondeur la section physique qui les concerne.

Un conducteur est un corps qui contient une quantité suffisante de charges électriques libres pouvant se déplacer sous l'influence d'un champ électrique.
Un courant électrique peut apparaître dans les conducteurs sous l'influence d'un champ électrique appliqué.
Tous les métaux, les solutions de sels et d'acides, les sols humides, les corps humains et animaux sont de bons conducteurs de charges électriques.

Un isolant (ou diélectrique) est un corps qui ne contient pas de charges électriques libres à l'intérieur.
Le courant électrique n’est pas possible dans les isolateurs.
Les diélectriques comprennent le verre, le plastique, le caoutchouc, le carton et l'air. les corps constitués de diélectriques sont appelés isolants.
Un liquide totalement non conducteur est distillé, c'est-à-dire eau purifiée,
(toute autre eau (du robinet ou de mer) contient une certaine quantité d'impuretés et est conductrice)

COURANT ÉLECTRIQUE DANS LES MÉTAUX

Il y a toujours un grand nombre d’électrons libres dans un métal.
Le courant électrique dans les conducteurs métalliques est le mouvement ordonné d'électrons libres sous l'influence d'un champ électrique créé par une source de courant.


COURANT ÉLECTRIQUE DANS LES LIQUIDES

Les solutions de sels et d'acides, ainsi que l'eau ordinaire (sauf distillée) peuvent conduire le courant électrique.
Une solution capable de conduire le courant électrique s’appelle un électrolyte.
Dans une solution, les molécules du soluté sont converties en ions positifs et négatifs par l'action du solvant. Sous l'influence d'un champ électrique appliqué à la solution, les ions peuvent se déplacer : ions négatifs - vers l'électrode positive, ions positifs - vers l'électrode négative.
Un courant électrique se produit dans l'électrolyte.
Lorsque le courant traverse l'électrolyte, les substances pures contenues dans la solution sont libérées sur les électrodes. Ce phénomène est appelé électrolyse
Sous l'action du courant électrique, des modifications chimiques irréversibles se produisent dans l'électrolyte et, afin de maintenir davantage le courant électrique, il doit être remplacé par un nouveau.

INTÉRESSANT

Au 17ème siècle, après que William Gilbert ait établi que de nombreux corps ont la capacité de s'électrifier lorsqu'ils sont frottés, la science croyait que tous les corps en ce qui concerne l'électrification étaient divisés en deux types : ceux capables d'être électrifiés par friction et les corps qui ne sont pas électrisés par friction.
Ce n’est que dans la première moitié du XVIIIe siècle que l’on découvre que certains corps possèdent également la capacité de distribuer de l’électricité. Les premières expériences dans ce sens ont été réalisées par le physicien anglais Gray. En 1729, Gray découvre le phénomène de conductivité électrique. Il a établi que l’électricité peut être transmise d’un corps à un autre via un fil métallique. L'électricité ne se propageait pas le long du fil de soie. C'est Gray qui a divisé les substances en conductrices et non conductrices de l'électricité. Seulement en 1739 il fut finalement établi que tous les corps devaient être divisés en conducteurs et diélectriques.
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Au début du 19ème siècle, on savait que la décharge des poissons électriques traversait les métaux, mais ne traversait pas le verre ni l'air.


SAVEZ-VOUS

Galvanostégie.

Le revêtement d’objets avec une couche de métal par électrolyse est appelé galvanoplastie. Non seulement les objets métalliques peuvent être métallisés, mais aussi les objets en bois, les feuilles de plantes, les dentelles et les insectes morts. Vous devez d’abord rendre ces objets durs et, pour ce faire, les maintenir pendant un certain temps dans de la cire fondue.
Recouvrez-les ensuite uniformément d'une couche de graphite (par exemple en frottant avec une mine de crayon) pour les rendre conducteurs et plongez-les comme une électrode dans un bain galvanique d'électrolyte, en y faisant passer l'électricité pendant un certain temps. actuel. Au bout d'un certain temps, le métal contenu dans la solution se libérera sur cette électrode et recouvrira uniformément l'objet.

Des fouilles archéologiques remontant à l'époque du royaume parthe nous permettent de supposer qu'il y a déjà deux mille ans, on effectuait la galvanoplastie de la dorure et l'argenture des produits !
Ceci est également démontré par les découvertes faites dans les tombes des pharaons égyptiens.


EXPÉRIENCES AVEC DES ÉLECTROLYTES

1. Si vous prenez une solution de sulfate de cuivre, assemblez un circuit électrique et plongez les électrodes (tiges de graphite d'un crayon) dans la solution, l'ampoule s'allumera. Il y a du courant !
Répétez l'expérience en remplaçant l'électrode connectée au négatif de la batterie par un bouton en aluminium. Après un certain temps, il deviendra « doré », c'est-à-dire sera recouvert d'une couche de cuivre. C'est le phénomène de galvanostégie.

2. Nous aurons besoin de : un verre avec une solution forte de sel de table, une pile de lampe de poche, deux morceaux de fil de cuivre d'environ 10 cm de long. Nettoyez les extrémités du fil avec du papier de verre fin. Connectez une extrémité du fil à chaque pôle de la batterie. Trempez les extrémités libres des fils dans un verre avec la solution. Des bulles montent près des extrémités inférieures du fil !


FAIS LE TOI-MÊME!

1. Fabriquez un appareil de mesure - un testeur pour déterminer si une substance est conductrice du courant électrique. Pour ce faire, vous avez besoin d'une batterie, d'une lampe de poche et de fils de connexion. Fermez le circuit électrique assemblé au conducteur étudié et déterminez si la substance est conductrice par la présence ou l'absence de la lueur de la lampe.

2. Vous pouvez démontrer la présence de charges électriques libres dans un liquide comme ceci : connectez une bouilloire en métal et un verre en aluminium d'un calorimètre à conducteurs à un galvanomètre. Versez de l'eau dans la bouilloire et dissolvez-y un peu de sel. Commencez à verser l'eau salée de la bouilloire dans le verre en un mince filet ; le galvanomètre indiquera la présence de courant électrique. En modifiant la longueur et l'épaisseur du jet, surveillez l'évolution de l'intensité du courant.


Lors de l'installation de la mise à la terre, il est bon d'enterrer le fil jusqu'à une profondeur de 2,5 m. Cependant, sur le terrain.
Ce n'est pas toujours possible. Par conséquent, la mise à la terre se fait souvent sous la forme d’une broche enfoncée dans le sol. Pourquoi est-il utile d’arroser la zone d’échouage avec de l’eau salée dans ce cas ?


NON-je-je!

Si un incendie survient dans les installations électriques, vous devez immédiatement éteindre l'interrupteur. Un incendie causé par le courant électrique NE PEUT PAS être éteint avec de l'eau ou un extincteur ordinaire, car le jet d'eau est conducteur et peut refermer le circuit et rétablir la cause de l'incendie. Dans ce cas, il est nécessaire d’utiliser du sable sec ou un extincteur de sablage.


LE CORPS HUMAIN EST CONDUCTEUR D'ÉLECTRICITÉ

Si une personne devient accidentellement sous tension, des blessures, voire la mort, peuvent survenir.

Lorsque vous travaillez avec des circuits électriques, NE PAS :
- Vous ne pouvez pas toucher les fils nus avec les deux mains en même temps.
- ne touchez pas un fil nu lorsque vous êtes au sol ou sur un sol humide (même en ciment ou en bois).
- N'utilisez pas d'appareils électriques défectueux.
- on ne peut pas réparer un appareil électrique sans le débrancher de la source d'alimentation.

Premiers secours pour une victime de choc électrique.

Souvent, la personne elle-même ne peut pas se libérer des fils conducteurs de courant, car... Le courant électrique provoque des contractions musculaires convulsives ou la victime perd connaissance. Vous devez d'abord déconnecter la personne des fils porteurs de courant. Pour ce faire, vous devez couper le courant ou dévisser les fusibles situés à proximité du compteur. Si l'interrupteur est éloigné, vous devez utiliser un bâton en bois (objet non conducteur) pour l'éloigner du fil. Il doit y avoir une surface isolante sous vos pieds : un tapis en caoutchouc, des planches sèches ou du linoléum. Vous ne pouvez éloigner la victime des fils qu'à mains nues, par les extrémités des vêtements secs et avec une main. Ne touchez pas ceux reliés à la terre. objets conducteurs !
Ensuite, la victime doit être placée sur le dos et un médecin doit être appelé.

Ne mettez pas vos doigts dans la prise, ils vous seront utiles plus tard !

DÉFINITION, OBJET ET CLASSIFICATION

MATÉRIAUX ISOLANTS ÉLECTRIQUES

Diélectriques- les substances dans lesquelles des champs électrostatiques peuvent exister pendant une longue période. Ces matériaux, contrairement aux matériaux conducteurs, ne conduisent pratiquement pas le courant électrique sous l'influence d'une tension constante qui leur est appliquée.

Le but de l'isolation électrique est principalement d'empêcher le passage du courant le long de chemins indésirables pour le fonctionnement d'un appareil électrique. De plus, les diélectriques des appareils électriques, en particulier les condensateurs, jouent un rôle actif en fournissant la capacité requise.

Les diélectriques dipolaires sont ceux dont les molécules sont disposées asymétriquement dans l'espace ; ils ont généralement une constante diélectrique plus élevée que les diélectriques neutres. Les diélectriques dipolaires sont plus hygroscopiques et sont plus facilement mouillés par l'eau que les diélectriques neutres.

Les diélectriques sont également divisés en hétéropolaire (ionique), dont les molécules se divisent relativement facilement en parties de charges opposées (ions), et homéopolaire, pas divisé en ions.

En fonction de leur composition chimique, les matériaux isolants électriques sont divisés en organique, V dont la composition comprend du carbone, et inorganique, ne contenant pas de carbone. Généralement, les matériaux inorganiques ont une plus grande résistance à la chaleur, que le bio.

CONDUCTIVITÉ ÉLECTRIQUE DES DIÉLECTRIQUES

De par leur fonction même, les diélectriques sous l'influence d'une tension constante ne doivent pas laisser passer le courant, c'est-à-dire qu'ils doivent être non-conducteurs. Cependant, tous les matériaux isolants électriques pratiquement utilisés, lorsqu'ils sont appliqués à une tension constante, laissent passer un courant insignifiant, appelé Courant de fuite. Ainsi, la résistivité des matériaux isolants électriques n’est pas infinie, bien qu’elle soit très grande.

Résistance la section d'isolation est égale au rapport de la tension continue appliquée à cette section d'isolation U (en volts) au courant de fuite je(en ampères) à travers cette section :

Conductivité de l'isolation

.

Distinguer résistance volumétrique isolement R. V , déterminer numériquement l'obstacle créé par l'isolant au passage du courant à travers son épaisseur, et résistance superficielleR. S définir un obstacle au passage du courant le long de la surface isolante et caractériser la présence d'une conductivité accrue de la couche superficielle du diélectrique en raison de l'humidité, de la contamination, etc.

Impédance l'isolement est défini comme le résultat de deux résistances connectées en parallèle entre les électrodes, volume et surface :

Pour une section plate d'isolant avec une section transversale S[cm 2 ] et épaisseur h[cm] la résistance volumétrique (hors influence des bords) est égale à :

.

Numériquement ρ Végale à la résistance (en Ohms) d'un cube d'arête 1 cm d'un matériau donné, si le courant traverse deux faces opposées du cube :

.

1 Ohm∙cm= 10 4 Ohm∙mm 2 /m= 10 6 μΩ∙cm= 10 -2 Ohm∙m.

L'inverse de la résistivité volumétrique

,

appelé conductivité volumique spécifique matériel.

Valeurs ρ V Les matériaux d'isolation électrique solides et liquides pratiquement utilisés vont d'environ 10 8 à 10 10 Ohm∙cm pour des matériaux de qualité relativement médiocre utilisés dans des cas sans importance (bois, marbre, amiante-ciment, etc.) jusqu'à 10 16 -10 18 Ohm∙cm pour matériaux tels que l'ambre, le polystyrène, le polyéthylène, etc. Pour les gaz non ionisés ρ V vers 10 19 -10 20 Ohm∙cm Le rapport entre la résistivité d'un diélectrique solide de haute qualité et d'un bon conducteur (à température normale) est exprimé par un nombre colossal - de l'ordre de 10 22 -10 24.

Résistance superficielle spécifiqueρ S caractérise la propriété d'un matériau isolant électrique de créer une résistance superficielle dans l'isolant qui en est composé. Résistance de surface (en négligeant l'influence des bords) entre électrodes à bords droits parallèles les uns aux autres de longueur b, situés à distance les uns des autres UN, en excluant le courant de fuite volumétrique à travers l'épaisseur du matériau, il est égal à , Où .

Ordre de grandeur ρ S numériquement égal à la résistance d'un carré (de n'importe quelle taille) sur la surface d'un matériau donné , si le courant est fourni aux électrodes limitant les deux côtés opposés de ce carré .

Nature physique de la conductivité électrique des diélectriques

La conductivité électrique des diélectriques s'explique par la présence en eux de particules chargées libres (c'est-à-dire non associées à certaines molécules et capables de se déplacer sous l'influence d'un champ électrique appliqué) : des ions, des molions (particules colloïdales) et parfois des électrons.

Le plus typique pour la plupart des matériaux isolants électriques conductivité ionique. Il convient de noter que dans certains cas, la substance principale du diélectrique est soumise à une électrolyse ; Un exemple est le verre dans lequel, grâce à sa transparence, la libération des produits d'électrolyse peut être directement observée. Lorsque le courant continu traverse le verre, chauffé pour réduire la conductivité, des dépôts arborescents caractéristiques (« dendrites ») des métaux qui composent le verre, principalement du sodium, se forment à la cathode. Encore plus souvent, des cas sont observés où les molécules de la substance principale du diélectrique n'ont pas la capacité d'être facilement ionisées, mais la conductivité électrique ionique se produit en raison d'impuretés presque inévitablement présentes dans le diélectrique - impuretés d'humidité, sels, acides, les alcalis, etc. Même les plus petits, parfois contenant des impuretés difficiles à détecter par analyse chimique, peuvent affecter de manière significative la conductivité d'une substance ; C'est pourquoi, dans la fabrication de diélectriques et en général dans la technologie d'isolation électrique, la pureté des produits de départ et la propreté du lieu de travail sont si importantes. Dans un diélectrique à conductivité ionique, la loi de Faraday est strictement respectée, c'est-à-dire la proportionnalité entre la quantité d'électricité traversant l'isolant (à courant constant) et la quantité de substance libérée lors de l'électrolyse.

En augmentant température En règle générale, la résistivité des matériaux isolants électriques est considérablement réduite. Bien évidemment, les conditions de fonctionnement de l'isolation électrique deviennent plus sévères. A basse température, au contraire, même les diélectriques très pauvres acquièrent des valeurs élevées. ρ V .

La présence même de petites quantités d’eau peut réduire considérablement ρ V diélectrique. Cela s'explique par le fait que les impuretés présentes dans l'eau se dissocient en ions, ou que la présence d'eau peut contribuer à la dissociation des molécules de la substance elle-même. Ainsi, les conditions de fonctionnement de l'isolation électrique deviennent plus difficiles lorsque hydratation. L'humidification a un effet très fort sur le changement ρ V fibreux et certains autres matériaux dans lesquels l'humidité peut former des films continus le long des fibres - des « ponts » qui pénètrent tout le diélectrique d'une électrode à l'autre.

Pour se protéger de l'humidité après séchage, les matériaux hygroscopiques sont imprégnés ou recouverts de vernis, composés, etc. non hygroscopiques. séchage isolation électrique, l'humidité en est éliminée et sa résistance augmente. Ainsi, à mesure que la température augmente ρ V le matériau humidifié peut même croître au début (si l'effet de l'élimination de l'humidité l'emporte sur l'effet de l'augmentation de la température), et ce n'est qu'après avoir éliminé une partie importante de l'humidité qu'une diminution commence ρ V .

La résistance d'isolement peut diminuer avec augmentation de la tension, ce qui a une signification pratique importante : en mesurant la résistance d'isolement (d'une machine, d'un câble, d'un condensateur, etc.) à une tension inférieure à la tension de fonctionnement, on peut obtenir une valeur de résistance surestimée.

Dépendance R. depuis sur la valeur de la tension s'explique par plusieurs raisons :

    formation de charges d'espace dans le diélectrique ;

    mauvais contact entre les électrodes et l'isolant mesuré, etc.

À des tensions suffisamment élevées, des électrons peuvent être libérés par les forces du champ électrique ; la conductivité électronique supplémentaire créée dans ce cas entraîne une augmentation significative de la conductivité électrique globale. Ce phénomène précède le développement du claquage diélectrique.

Lorsqu'une tension constante est appliquée à un diélectrique solide, dans la plupart des cas, le courant diminue progressivement avec le temps, se rapprochant asymptotiquement d'une certaine valeur d'équilibre. Ainsi, progressivement la conductivité du diélectrique augmente et la résistance diminue. Le changement de conductivité au fil du temps est associé à l'influence de la formation de charges d'espace, aux processus d'électrolyse dans le diélectrique et à d'autres raisons.

Caractère des changements dans la résistance spécifique de la surface ρ S les diélectriques provenant de divers facteurs (température, humidité, tension, temps d'exposition à la tension) sont similaires à la nature du changement ρ V discuté ci-dessus. Ordre de grandeur ρ S les diélectriques hygroscopiques sont très sensibles à l'humidité.

Polarisation des diélectriques

La propriété la plus importante des diélectriques est leur capacité à se polariser sous l’influence d’une tension électrique appliquée de l’extérieur. La polarisation se résume à un changement dans la position spatiale des particules matérielles chargées d'un diélectrique, et le diélectrique acquiert couple électrique induit, et une charge électrique s'y forme. Si nous considérons une section d'isolation avec des électrodes auxquelles une tension est appliquée U [V], alors la charge de cette section Q [Cl] est déterminé par l'expression

Q= C.U. .

Ici AVEC est la capacité d'une section donnée d'isolation, mesurée en farads (F).

La capacité d'isolation dépend à la fois du matériau (diélectrique) et des dimensions géométriques et de la configuration de l'isolation.

La capacité d’un diélectrique donné à former une capacité électrique est appelée son constante diélectrique et est désigné ε . Ordre de grandeur ε le vide est pris comme un seul.

Laisser AVEC Ô- capacité d'un condensateur à vide de forme et de taille arbitraires. Si, sans changer la taille, la forme et la position relative des plaques du condensateur, l'espace entre ses plaques est rempli d'un matériau avec une constante diélectrique ε , alors la capacité du condensateur augmentera et atteindra la valeur

C=εC Ô .

Ainsi, la constante diélectrique d'une substance est un nombre indiquant combien de fois la capacité d'un condensateur à vide augmentera si, sans modifier la taille et la forme des électrodes du condensateur, l'espace entre les électrodes est rempli d'une substance donnée. La capacité d'un condensateur de dimensions et de forme géométriques données est directement proportionnelle ε diélectrique.

La valeur de la constante diélectrique est incluse dans de nombreuses équations de base de l’électrostatique. Oui, selon la loi pendentif force de répulsion mutuelle de charges électriques ponctuelles de grandeur Q 1 et Q 2 (unités de charge absolue) situées dans un milieu à constante diélectrique ε à distance les uns des autres h[cm] , est:

La constante diélectrique est une quantité sans dimension. Pour les gaz, il est très proche de 1. Ainsi, pour l'air dans des conditions normales ε= 1.00058. Pour la plupart des matériaux isolants électriques liquides et solides ε – de l'ordre de plusieurs unités, moins souvent des dizaines et dépasse très rarement 100. Certaines substances d'une classe particulière - les ferroélectriques - ont dans certaines conditions des valeurs de constante diélectrique exceptionnellement élevées.

L'essence physique de la polarisation

La polarisation, comme la conductivité, est provoquée par le mouvement des charges électriques dans l'espace. Les différences entre ces deux phénomènes :

    la polarisation provoque un décalage en rapport avec certaines molécules de charges qui ne peuvent dépasser les limites d'une molécule donnée, alors que la conductivité est due au mouvement (dérive) de charges libres qui peuvent se déplacer dans un diélectrique sur une distance relativement grande ;

    déplacement de polarisation – déplacement élastique des charges ; à la fin de la tension appliquée au diélectrique, les charges déplacées ont tendance à revenir à leurs positions d'origine, ce qui n'est pas typique de la conductivité ;

    la polarisation d'un matériau homogène se produit dans presque toutes les molécules diélectriques, tandis que la conductivité électrique des diélectriques est souvent déterminée par la présence d'une petite quantité d'impuretés (contaminants).

Alors que le courant de conduction existe tant qu'une tension constante est appliquée au diélectrique depuis l'extérieur, courant de polarisation (courant capacitif) se produit uniquement lorsque la tension continue est activée ou désactivée, ou même lorsque l'amplitude de la tension appliquée change ; pendant longtemps il y a un courant capacitif uniquement dans le diélectrique sous l'influence tension alternative.

Les types de polarisation les plus courants sont électroniques, ionique et dipolaire.

Polarisation électronique- déplacement des orbites électroniques par rapport au noyau atomique. La polarisation électronique lorsqu'un champ électrique externe est appliqué se produit dans un temps extrêmement court (environ 10 à 15 seconde).

Polarisation ionique(pour les diélectriques ioniques) - le déplacement les uns par rapport aux autres des ions qui composent la molécule. Cette polarisation se produit sur des périodes plus longues que la polarisation électronique, mais également sur des périodes très courtes – environ 10 à 13 secondes.

Polarisation électronique et ionique - variétés polarisation de déformation, représentant un déplacement des charges les unes par rapport aux autres dans la direction du champ électrique externe.

Polarisation dipolaire (orientation) se résume à la rotation (orientation) des molécules dipolaires d’une substance. Cette polarisation est numériquement grande par rapport à la polarisation de déformation et se produit complètement sur des intervalles de temps différents pour les molécules de différentes substances, mais nettement plus longs que la durée de polarisation de déformation.

Il est évident que dans les diélectriques neutres, seule une polarisation par déformation peut se produire. Ces diélectriques ont une constante diélectrique relativement faible (par exemple pour les hydrocarbures liquides et solides ε environ 1,9-2,8).

Tableau 1.1

La constante diélectrique de certaines substances

Les diélectriques dipolaires, dans lesquels, en plus de la polarisation de déformation, une polarisation d'orientation est également observée, ont des valeurs de constante diélectrique plus élevées que les diélectriques neutres, et dans les diélectriques dipolaires, par exemple pour l'eau, ε = 82.

La constante diélectrique d'une substance dipolaire, d'une manière générale, est plus grande, plus la taille de la molécule (ou le poids moléculaire) est petite. Oui, assez gros ε l'eau est due à la très petite taille de sa molécule.

Dépendance de la constante diélectrique sur la fréquence.Étant donné que le temps d'établissement de la polarisation de déformation est très court par rapport au temps de changement du signe de la tension, même aux fréquences les plus élevées utilisées dans la radioélectronique moderne, la polarisation des diélectriques neutres parvient à s'établir pleinement dans un temps qui peut être négligé en comparaison avec l'alternance d'une tension alternative. Il n’y a donc pratiquement aucune dépendance significative ε de la fréquence les diélectriques neutres ne le font pas.

Pour les diélectriques dipolaires, à mesure que la fréquence de la tension alternative augmente, la valeur ε reste également inchangé au début, mais à partir d'un certain fréquence critique, lorsque la polarisation n'a pas le temps de s'établir complètement en un demi-cycle, ε commence à diminuer, se rapprochant à très hautes fréquences des valeurs caractéristiques des diélectriques neutres ; À mesure que la température augmente, la fréquence critique augmente.

En brusquement diélectriques inhomogènes, en particulier, dans les diélectriques avec inclusions d'eau, le phénomène dit intercalaireNoé polarisation. La polarisation intercouche se réduit à l'accumulation de charges électriques aux interfaces entre diélectriques (dans le cas d'un diélectrique humidifié, à la surface de l'eau disséminée). Les processus d’établissement de la polarisation intercouche sont très lents et peuvent se dérouler sur des minutes, voire des heures. Ainsi, l'augmentation de la capacité d'isolation due à l'humidification de cette dernière est d'autant plus grande que la fréquence de la tension alternative appliquée à l'isolation est faible.

TêteLa dépendance de la constante diélectrique sur la température. Pour diélectriques neutres ε dépend faiblement de la température, diminuant à mesure que cette dernière augmente en raison de la dilatation thermique de la substance, c'est-à-dire une diminution du nombre de molécules polarisables par unité de volume de la substance.

Dans les diélectriques dipolaires à basse température, lorsque la substance a une viscosité élevée, l'orientation des molécules dipolaires le long du champ est dans la plupart des cas impossible ou, en tout cas, difficile. À mesure que la température augmente et que la viscosité diminue, la possibilité d'orientation dipolaire devient plus facile, ce qui entraîne ε augmente considérablement. À des températures élevées, en raison de l'augmentation des vibrations thermiques chaotiques des molécules, le degré d'ordre de l'orientation moléculaire diminue, ce qui entraîne à nouveau une diminution ε .

Dans les cristaux à polarisation ionique, les verres, la porcelaine et d'autres types de céramiques à forte teneur en phase vitreuse, la constante diélectrique augmente avec l'augmentation de la température.

CORPS DIÉLECTRIQUES

CORPS DIÉLECTRIQUES

Sinon, les isolants, c'est-à-dire les corps qui ne conduisent pas l'électricité, ne sont pas conducteurs.

Un dictionnaire complet de mots étrangers utilisés dans la langue russe - Popov M., 1907 .

CORPS DIÉLECTRIQUES

électricité non conductrice, isolants.

, 1907 .

ISOLANTS OU CORPS DIÉLECTRIQUES

en général, tous les corps qui conduisent mal l'électricité et servent à isoler les conducteurs ; en particulier, ce nom fait référence aux verres en verre ou en porcelaine, utilisés. sur une ligne télégraphique pour isoler le fil aux points où il est attaché aux poteaux.

Dictionnaire des mots étrangers inclus dans la langue russe - Pavlenkov F., 1907 .


Voyez ce que sont les « CORPS DIÉLECTRIQUES » dans d'autres dictionnaires :

    Nom donné par Michael Faraday aux corps qui ne conduisent pas ou au contraire mal l'électricité, comme l'air, le verre, diverses résines, le soufre, etc. De tels corps sont également appelés isolants. Avant les recherches de Faraday, menées dans les années 30... ...

    Nom donné par Michael Faraday aux corps non conducteurs ou, en d'autres termes, peu conducteurs de l'électricité, comme l'air, le verre, diverses résines, le soufre, etc. De tels corps sont également appelés isolants. Avant les recherches de Faraday dans les années 1930... ... Encyclopédie de Brockhaus et Efron

    Mauvais conducteurs de l’électricité et donc utilisés pour isoler les conducteurs. Dictionnaire de mots étrangers inclus dans la langue russe. Chudinov A.N., 1910. ISOLANTS OU CORPS DIÉLECTRIQUES en général, tous corps peu conducteurs... ... Dictionnaire des mots étrangers de la langue russe

    Substances qui conduisent mal l’électricité. Le terme « D ». (du grec diá through et de l'anglais electric electric) a été introduit par M. Faraday (Voir Faraday) pour désigner les substances à travers lesquelles pénètrent les champs électriques. Dans n'importe quelle substance... ... Grande Encyclopédie Soviétique

    ONDES ULTRA-COURTES- ont été utilisés pour la première fois dans la thérapie Schliephake. Les courants alternatifs utilisés en diathermie se caractérisent par une fréquence de 800 000 à 1 million d'oscillations par seconde avec une longueur d'onde de 300 400 m. Dans la croûte, des courants d'une fréquence de 10... Grande encyclopédie médicale

    électrique- 3,45 électrique [électronique, électronique programmable] ; E/E/PE (électrique/électronique/électronique programmable ; E/E/PE) basé sur une technologie électrique et/ou électronique et/ou électronique programmable. Source … Dictionnaire-ouvrage de référence des termes de la documentation normative et technique

    Dictionnaire encyclopédique F.A. Brockhaus et I.A. Éfron

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Livres

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