Dielektrična tijela. Aktivni dielektrici Kako se zovu tijela izgrađena od dielektrika?

Dirigent- ovo je tijelo koje sadrži dovoljan broj slobodnih električnih naboja unutar kojih se može kretati pod utjecajem električnog polja. Električna struja može nastati u vodičima pod utjecajem primijenjenog električnog polja. Svi metali, otopine soli i kiselina, vlažna zemlja, ljudska i životinjska tijela dobri su vodiči električnog naboja.

Dielektrik ili izolator- tijelo koje u sebi ne sadrži slobodne električne naboje. Električna struja nije moguća u izolatorima.

Dielektrici su staklo, plastika, guma, karton i zrak. tijela izgrađena od dielektrika nazivamo izolatori. Destilira se potpuno neprovodljiva tekućina, tj. pročišćena voda. (bilo koja druga voda (iz slavine ili more) sadrži određenu količinu nečistoća i provodnik je)

Polarizacija dielektrika u električnom polju- pomicanje pozitivnih i negativnih naboja u suprotnim smjerovima, odnosno orijentacija molekula.

Fizikalni parametar koji karakterizira dielektrik je dielektrična konstanta. Dielektrična konstanta može imati disperziju.

Dielektrici su zrak i drugi plinovi, staklo, razne smole, a svakako i suha plastika. Kemijski čista voda također je dielektrik.

Dielektrici se koriste ne samo kao izolacijski materijali.

Vodiči i izolatori međusobno se razlikuju po tome kako provode struju. Vodiči poput bakra lako provode struju, ali izolatori (staklo) provode struju samo pri visokim naponima. Za regulaciju struje koriste se vodiči i izolatori. Na primjer, provodnik se koristi u gromobranu, zbog čega munja udara u tlo bez nanošenja štete. Izolatori se koriste u sklopkama za zaštitu ljudi.

Ako uređaj mora provoditi struju, on sadrži vodiče s malim otporom. Većina električnih žica izrađena je od metala koji dobro provode struju. Najčešće su vodiči izrađeni od bakra; ovaj metal ima visoku vodljivost (mali otpor).

Kada struja teče kroz žicu, ona nailazi na otpor. To uzrokuje zagrijavanje vodiča. Ako se električni uređaj koristi kao grijač, on sadrži vodiče s velikim otporom - na primjer, tanku nikalnu ili kromiranu žicu.

Vodljivost i otpor žice ovise o njezinoj debljini. Tanke žice imaju nisku vodljivost (visoki otpor) u usporedbi s debelim žicama izrađenim od istog materijala.

Tanke žice se koriste u niskonaponskim mrežama, na primjer u telefonima. Deblji vodiči dizajnirani su za veće struje - na primjer, napajanje električnog štednjaka.

Dielektrik je materijal ili tvar koja praktički ne propušta električnu struju. Ova vodljivost je posljedica malog broja elektrona i iona. Te čestice nastaju u nevodljivom materijalu samo kada se postižu visokotemperaturna svojstva. Što je dielektrik, raspravljat ćemo u ovom članku.

Opis

Svaki elektronički ili radio vodič, poluvodič ili nabijeni dielektrik kroz sebe propušta električnu struju, no osobitost dielektrika je da će i pri visokim naponima iznad 550 V u njemu teći mala struja. Električna struja u dielektriku je gibanje nabijenih čestica u određenom smjeru (može biti pozitivan ili negativan).

Vrste struja

Električna vodljivost dielektrika temelji se na:

  • Apsorpcijske struje su struje koje teče u dielektriku pri konstantnoj struji sve dok ne postigne stanje ravnoteže, mijenjajući smjer kada je uključen i napon je doveden na njega i kada je isključen. Kod izmjenične struje napon u dielektriku će biti prisutan u njemu cijelo vrijeme dok je pod djelovanjem električnog polja.
  • Elektronska vodljivost je kretanje elektrona pod utjecajem polja.
  • Ionska vodljivost je kretanje iona. Nalazi se u otopinama elektrolita - soli, kiselina, lužina, kao i u mnogim dielektricima.
  • Molionska električna vodljivost je kretanje nabijenih čestica koje se nazivaju molioni. Nalazi se u koloidnim sustavima, emulzijama i suspenzijama. Fenomen kretanja moliona u električnom polju naziva se elektroforeza.

Klasificiraju se prema agregacijskom stanju i kemijskoj prirodi. Prvi se dijele na čvrste, tekuće, plinovite i skrućujuće. Prema kemijskoj prirodi dijele se na organske, anorganske i organoelementne materijale.

Prema agregatnom stanju:

  • Električna vodljivost plinova. Plinovite tvari imaju prilično nisku vodljivost struje. Može nastati u prisutnosti slobodnih nabijenih čestica, što nastaje zbog utjecaja vanjskih i unutarnjih, elektroničkih i ionskih čimbenika: rendgenskog i radioaktivnog zračenja, sudara molekula i nabijenih čestica, toplinskih čimbenika.
  • Električna vodljivost tekućeg dielektrika.Čimbenici ovisnosti: molekularna struktura, temperatura, nečistoće, prisutnost velikih naboja elektrona i iona. Električna vodljivost tekućih dielektrika uvelike ovisi o prisutnosti vlage i nečistoća. Vodljivost elektriciteta u polarnim tvarima također se stvara pomoću tekućine s disociranim ionima. Kada se uspoređuju polarne i nepolarne tekućine, prve imaju jasnu prednost u vodljivosti. Ako očistite tekućinu od nečistoća, to će pomoći u smanjenju njezinih vodljivih svojstava. S povećanjem vodljivosti i njegove temperature dolazi do smanjenja njegove viskoznosti, što dovodi do povećanja pokretljivosti iona.
  • Čvrsti dielektrici. Njihova električna vodljivost određena je kretanjem nabijenih dielektričnih čestica i nečistoća. U jakim poljima električne struje otkriva se električna vodljivost.

Fizikalna svojstva dielektrika

Kada je specifični otpor materijala manji od 10-5 Ohm*m, mogu se klasificirati kao vodiči. Ako je više od 108 Ohm * m - na dielektrike. Mogući su slučajevi kada će otpornost biti nekoliko puta veća od otpora vodiča. U rasponu od 10-5-108 Ohm * m nalazi se poluvodič. Metalni materijal izvrstan je vodič električne struje.

Od cijelog periodnog sustava samo 25 elemenata klasificirano je kao nemetali, a njih 12 može imati svojstva poluvodiča. No, naravno, osim tvari u tablici postoji još mnogo legura, sastava ili kemijskih spojeva sa svojstvima vodiča, poluvodiča ili dielektrika. Na temelju toga teško je povući definitivnu granicu između vrijednosti različitih tvari i njihove otpornosti. Na primjer, pri smanjenom temperaturnom faktoru, poluvodič će se ponašati kao dielektrik.

Primjena

Upotreba nevodljivih materijala vrlo je široka, jer je to jedna od najpopularnijih klasa električnih komponenti. Postalo je sasvim jasno da se oni zbog svojih svojstava mogu koristiti u aktivnom i pasivnom obliku.

U svom pasivnom obliku, svojstva dielektrika koriste se za upotrebu u električnim izolacijskim materijalima.

U svom aktivnom obliku koriste se u feroelektricima, kao iu materijalima za laserske emitere.

Osnovni dielektrici

Tipovi koji se često susreću uključuju:

  • Staklo.
  • Guma.
  • Ulje.
  • Asfalt.
  • Porculan.
  • Kvarcni.
  • Zrak.
  • Dijamant.
  • Čista voda.
  • Plastični.

Što je tekući dielektrik?

Polarizacija ovog tipa javlja se u polju električne struje. Tekuće neprovodljive tvari koriste se u tehnici za zalijevanje ili impregniranje materijala. Postoje 3 klase tekućih dielektrika:

Naftna ulja su blago viskozna i uglavnom nepolarna. Često se koriste u visokonaponskoj opremi: visokonaponski voda. je nepolarni dielektrik. Kabelsko ulje našlo je primjenu u impregnaciji izolacijskih papirnih žica napona do 40 kV, kao i premaza na bazi metala s strujom većom od 120 kV. Transformatorsko ulje ima čišću strukturu od kondenzatorskog ulja. Ova vrsta dielektrika naširoko se koristi u proizvodnji, unatoč visokoj cijeni u usporedbi s analognim tvarima i materijalima.

Što je sintetski dielektrik? Trenutno je zabranjen gotovo posvuda zbog visoke toksičnosti, jer se proizvodi na bazi kloriranog ugljika. A tekući dielektrik, koji se temelji na organskom siliciju, siguran je i ekološki prihvatljiv. Ova vrsta ne uzrokuje metalnu hrđu i ima niska higroskopna svojstva. Postoji ukapljeni dielektrik koji sadrži organofluorni spoj, koji je posebno popularan zbog svoje nezapaljivosti, toplinskih svojstava i oksidativne stabilnosti.

I posljednja vrsta su biljna ulja. Oni su slabo polarni dielektrici, a to su lan, ricinus, tung i konoplja. Ricinusovo ulje je vrlo vruće i koristi se u papirnatim kondenzatorima. Preostala ulja su isparljiva. Isparavanje u njima nije uzrokovano prirodnim isparavanjem, već kemijskom reakcijom koja se zove polimerizacija. Aktivno se koristi u emajlima i bojama.

Zaključak

U članku se detaljno raspravljalo o tome što je dielektrik. Spomenute su razne vrste i njihova svojstva. Naravno, da biste razumjeli suptilnost njihovih karakteristika, morat ćete dublje proučiti odjeljak o fizici o njima.

Vodič je tijelo koje sadrži dovoljnu količinu slobodnih električnih naboja koji se mogu kretati pod utjecajem električnog polja.
Električna struja može nastati u vodičima pod utjecajem primijenjenog električnog polja.
Svi metali, otopine soli i kiselina, vlažna zemlja, ljudska i životinjska tijela dobri su vodiči električnog naboja.

Izolator (ili dielektrik) je tijelo koje u sebi ne sadrži slobodne električne naboje.
Električna struja nije moguća u izolatorima.
Dielektrici su staklo, plastika, guma, karton i zrak. tijela izgrađena od dielektrika nazivamo izolatori.
Destilira se potpuno nevodljiva tekućina, tj. pročišćena voda,
(bilo koja druga voda (iz slavine ili more) sadrži određenu količinu nečistoća i provodnik je)

ELEKTRIČNA STRUJA U METALIMA

U metalu uvijek postoji veliki broj slobodnih elektrona.
Električna struja u metalnim vodičima je uređeno kretanje slobodnih elektrona pod utjecajem električnog polja koje stvara izvor struje.


ELEKTRIČNA STRUJA U TEKUĆINAMA

Otopine soli i kiselina, kao i obična voda (osim destilirane) mogu provoditi električnu struju.
Otopina koja može provoditi električnu struju naziva se elektrolit.
U otopini se molekule otopljene tvari djelovanjem otapala pretvaraju u pozitivne i negativne ione. Pod utjecajem električnog polja primijenjenog na otopinu, ioni se mogu kretati: negativni ioni - na pozitivnu elektrodu, pozitivni ioni - na negativnu elektrodu.
U elektrolitu se javlja električna struja.
Kada struja prolazi kroz elektrolit, čiste tvari sadržane u otopini oslobađaju se na elektrodama. Ova pojava se naziva elektroliza
Uslijed djelovanja električne struje dolazi do nepovratnih kemijskih promjena u elektrolitu, a da bi se električna struja dalje održala potrebno ga je zamijeniti novim.

ZANIMLJIV

U 17. stoljeću, nakon što je William Gilbert ustanovio da mnoga tijela imaju sposobnost naelektrizirati se trljanjem, u znanosti se smatralo da se sva tijela s obzirom na naelektriziranost dijele na dvije vrste: ona koja se mogu naelektrizirati trenjem i tijela koja nisu naelektrisani trenjem.
Tek u prvoj polovici 18. stoljeća otkriveno je da neka tijela posjeduju i sposobnost distribucije električne energije. Prve pokuse u tom smjeru izveo je engleski fizičar Gray. Godine 1729. Gray je otkrio fenomen električne vodljivosti. Otkrio je da se elektricitet može prenositi s jednog tijela na drugo preko metalne žice. Elektricitet se nije širio duž svilene niti. Gray je bio taj koji je tvari podijelio na vodiče i nevodiče elektriciteta. Tek 1739. god konačno je utvrđeno da sva tijela treba podijeliti na vodiče i dielektrike.
___

Do početka 19. stoljeća postalo je poznato da pražnjenje električne ribe prolazi kroz metale, ali ne prolazi kroz staklo i zrak.


ZNAŠ LI

Galvanostegija.

Premazivanje predmeta slojem metala pomoću elektrolize naziva se galvanizacija. Ne samo metalni predmeti mogu biti metalizirani, već i drveni predmeti, lišće biljaka, čipka i mrtvi insekti. Najprije te predmete morate očvrsnuti, a za to ih držite neko vrijeme u rastopljenom vosku.
Zatim ih ravnomjerno pokrijte slojem grafita (npr. trljanjem olovkom) da postanu vodljivi i spustite ih kao elektrodu u galvansku kupelj elektrolita, propuštajući kroz nju neko vrijeme elektricitet. Trenutno. Nakon nekog vremena, metal sadržan u otopini će se osloboditi na ovoj elektrodi i ravnomjerno će prekriti predmet.

Arheološka iskapanja koja datiraju iz vremena Partskog kraljevstva omogućuju nam da pretpostavimo da je već prije dvije tisuće godina izvršena galvanizacija pozlate i posrebrenja proizvoda!
O tome svjedoče i nalazi u grobnicama egipatskih faraona.


POKUSI S ELEKTROLITIMA

1. Ako uzmete otopinu bakrenog sulfata, sastavite električni krug i umočite elektrode (grafitne štapiće iz olovke) u otopinu, žaruljica će zasvijetliti. Ima struje!
Ponovite eksperiment, zamijenivši elektrodu spojenu na negativni pol baterije aluminijskim gumbom. Nakon nekog vremena postat će "zlatan", tj. bit će prekriven slojem bakra. Ovo je fenomen galvanostegije.

2. Trebat će nam: čaša s jakom otopinom kuhinjske soli, baterija za svjetiljku, dva komada bakrene žice dužine otprilike 10 cm. Očistite krajeve žice finim brusnim papirom. Spojite jedan kraj žice na svaki pol baterije. Slobodne krajeve žica uronite u čašu s otopinom. Mjehurići se dižu u blizini spuštenih krajeva žice!


URADI SAM!

1. Napravite mjerni uređaj – ispitivač kojim ćete utvrditi je li neka tvar vodič električne struje. Da biste to učinili, potrebna vam je baterija, svjetiljka i spojne žice. Zatvorite sastavljeni električni krug na vodič koji se proučava i utvrdite je li tvar vodič prema prisutnosti ili odsutnosti sjaja lampe.

2. Prisutnost slobodnih električnih naboja u tekućini možete pokazati ovako: spojite metalni kuhalo i aluminijsko staklo iz kalorimetra s vodičima na galvanometar. U kuhalo za vodu ulijte vodu i u njoj otopite malo soli. Počnite sipati slanu vodu iz kuhala u čašu u tankom mlazu; galvanometar će pokazati prisutnost električne struje. Promjenom duljine i debljine mlaza pratiti promjenu jakosti struje.


Kod ugradnje uzemljenja dobro je ukopati žicu do dubine do 2,5 m. Međutim, u terenskim uvjetima
to nije uvijek moguće. Stoga se uzemljenje često izvodi u obliku igle zabijene u zemlju. Zašto je u ovom slučaju korisno zalijevati područje uzemljenja slanom vodom?


NE-JA-JA!

Ako dođe do požara u električnim instalacijama, morate odmah isključiti prekidač. Požar izazvan električnom strujom NE MOŽE se gasiti vodom niti običnim aparatom za gašenje požara jer mlaz vode je vodič i može ponovno zatvoriti strujni krug i obnoviti uzrok požara. U tom slučaju potrebno je koristiti suhi pijesak ili aparat za gašenje požara pjeskarenjem.


LJUDSKO TIJELO JE PROVODNIK ELEKTRIČNE STRUJE

Ako osoba slučajno dođe pod napon, može doći do ozljeda ili čak smrti.

Kada radite s električnim krugovima, NEMOJTE:
- Ne možete dirati gole žice s obje ruke istovremeno.
- ne dodirujte golu žicu dok stojite na tlu ili na vlažnom (čak i cementnom ili drvenom) podu.
- Nemojte koristiti neispravne električne uređaje.
- ne možete popraviti električni uređaj bez odspajanja iz izvora napajanja.

Prva pomoć žrtvi strujnog udara.

Često se osoba sama ne može osloboditi žica pod strujom, jer... Električna struja uzrokuje grčevite kontrakcije mišića ili žrtva gubi svijest. Najprije morate odspojiti osobu sa strujnih žica. Da biste to učinili, morate isključiti struju ili odvrnuti osigurače koji se nalaze u blizini mjerača. Ako je sklopka daleko, onda je potrebno drvenom palicom (neprovodljivim predmetom) odvući od žice. Pod nogama bi trebala biti izolacijska površina: gumena prostirka, suhe daske ili linoleum. Žrtvu možete odvući od žice samo golim rukama za krajeve suhe odjeće i jednom rukom. Ne dirajte one spojene na uzemljenje. vodljivi predmeti!
Tada unesrećenog treba položiti na leđa i pozvati liječnika.

Nemojte gurati prste u utičnicu, kasnije će vam dobro doći!

DEFINICIJA, NAMJENA I KLASIFIKACIJA

ELEKTRIČNI IZOLACIJSKI MATERIJALI

Dielektrici- tvari u kojima elektrostatička polja mogu postojati dugo vremena. Ovi materijali, za razliku od vodljivih, praktički ne provode električnu struju pod utjecajem konstantnog napona koji se na njih primjenjuje.

Svrha električne izolacije prvenstveno je spriječiti prolazak struje stazama nepoželjnim za rad električnog uređaja. Osim toga, dielektrici u električnim uređajima, posebice kondenzatori, igraju aktivnu ulogu, osiguravajući potrebni kapacitet.

Dipolni dielektrici su oni čije su molekule asimetrično raspoređene u prostoru; općenito imaju veću dielektričnu konstantu od neutralnih dielektrika. Dipolni dielektrici su higroskopniji i lakše se vlaže vodom od neutralnih.

Dielektrici se također dijele na heteropolarni (ionski),čije se molekule relativno lako cijepaju na suprotno nabijene dijelove (ioni), i homeopolarni, ne cijepa se na ione.

Prema kemijskom sastavu elektroizolacijski materijali se dijele na organski, V čiji sastav uključuje ugljik, i anorganski, koji ne sadrži ugljik. Obično, anorganski materijali imaju veću otpornost na toplinu, nego organski.

ELEKTRIČNA VODLJIVOST DIELEKTRIKA

Po svojoj namjeni dielektrici pod utjecajem konstantnog napona uopće ne bi trebali propuštati struju, tj. neprovodnici. Međutim, svi praktično korišteni elektroizolacijski materijali pri dovođenju konstantnog napona propuštaju neku beznačajnu struju, tzv. struja curenja. Dakle, otpornost električnih izolacijskih materijala nije beskonačna, iako je vrlo velika.

Otpornost dio izolacije jednak je omjeru istosmjernog napona primijenjenog na ovaj dio izolacije U (u voltima) na struju curenja ja(u amperima) kroz ovaj odjeljak:

Vodljivost izolacije

.

razlikovati volumetrijski otpor izolacija R V , numeričko određivanje prepreke koju stvara izolacija prolazu struje kroz njezinu debljinu, i površinski otporR S definiranje prepreke prolazu struje duž površine izolacije i karakterizacija prisutnosti povećane vodljivosti površinskog sloja dielektrika zbog vlage, onečišćenja itd.

Impedancija izolacija se definira kao rezultat dva otpora spojena paralelno između elektroda, volumena i površine:

Za ravni dio izolacije s presjekom S[cm 2 ] i debljine h[cm] volumetrijska otpornost (bez utjecaja rubova) jednaka je:

.

Numerički ρ V jednak otporu (u Ohmima) kocke s rubom 1 cm danog materijala, ako struja prolazi kroz dvije suprotne strane kocke:

.

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

Recipročna vrijednost volumetrijskog otpora

,

nazvao specifična volumna vodljivost materijal.

Vrijednosti ρ V praktički korišteni čvrsti i tekući električni izolacijski materijali kreću se od približno 10 8 -10 10 Ohm∙cm za materijale relativno niske kvalitete koji se koriste u nevažnim slučajevima (drvo, mramor, azbestni cement itd.) do 10 16 -10 18 Ohm∙cm za materijale kao što su jantar, polistiren, polietilen, itd. Za neionizirane plinove ρ V oko 10 19 -10 20 Ohm∙cm Omjer otpora visokokvalitetnog čvrstog dielektrika i dobrog vodiča (pri normalnoj temperaturi) izražava se kolosalnim brojem - reda veličine 10 22 -10 24.

Specifična površinska otpornostρ S karakterizira svojstvo električnog izolacijskog materijala da stvara površinski otpor u izolaciji izrađenoj od njega. Površinski otpor (zanemarujući utjecaj rubova) između elektroda s ravnim rubovima koji su međusobno paralelni po duljini b, smješteni na međusobnoj udaljenosti A, kada se isključi volumenska struja curenja kroz debljinu materijala, jednaka je , Gdje .

Veličina ρ S brojčano jednaka otporu kvadrata (bilo koje veličine) na površini određenog materijala , ako se struja dovodi do elektroda koje ograničavaju dvije suprotne strane ovog kvadrata .

Fizikalna priroda električne vodljivosti dielektrika

Električna vodljivost dielektrika objašnjava se prisutnošću u njima slobodnih (tj. Nevezanih za određene molekule i sposobnih za kretanje pod utjecajem primijenjenog električnog polja) nabijenih čestica: iona, moliona (koloidnih čestica), a ponekad i elektrona.

Najtipičnije za većinu električnih izolacijskih materijala ionska vodljivost. Treba napomenuti da se u nekim slučajevima glavna tvar dielektrika podvrgava elektrolizi; Primjer je staklo u kojem se zbog njegove prozirnosti može izravno promatrati oslobađanje produkata elektrolize. Kada istosmjerna struja prolazi kroz staklo, zagrijavano da se smanji vodljivost, na katodi se stvaraju karakteristične stablolike naslage ("dendriti") metala koji čine staklo, prvenstveno natrija. Još češće se opažaju slučajevi kada molekule glavne tvari dielektrika nemaju sposobnost lake ionizacije, već se ionska električna vodljivost javlja zbog nečistoća koje su gotovo neizbježno prisutne u dielektriku - nečistoće vlage, soli, kiseline, lužine itd. Čak i vrlo male, ponekad s nečistoćama koje je teško otkriti kemijskom analizom mogu značajno utjecati na vodljivost tvari; Stoga je u proizvodnji dielektrika i općenito u tehnologiji električne izolacije toliko važna čistoća polaznih proizvoda i čistoća radnog mjesta. U dielektriku s ionskom vodljivošću strogo se poštuje Faradayev zakon, tj. proporcionalnost između količine struje koja prolazi kroz izolaciju (pri konstantnoj struji) i količine tvari koja se oslobađa tijekom elektrolize.

Prilikom povećanja temperatura Otpornost električnih izolacijskih materijala u pravilu je znatno smanjena. Očito, radni uvjeti električne izolacije postaju teži. Na niskim temperaturama, naprotiv, čak i vrlo loši dielektrici poprimaju visoke vrijednosti ρ V .

Prisutnost čak i male količine vode može značajno smanjiti ρ V dielektrik. To se objašnjava činjenicom da nečistoće prisutne u vodi disociraju na ione, odnosno prisutnost vode može pridonijeti disocijaciji molekula same tvari. Dakle, radni uvjeti električne izolacije postaju teži kada hidratacija. Ovlaživanje ima vrlo snažan učinak na promjenu ρ V vlaknasti i neki drugi materijali u kojima vlaga može stvoriti kontinuirane filmove duž vlakana - "mostove" koji prodiru kroz cijeli dielektrik od jedne elektrode do druge.

Za zaštitu od vlage nakon sušenja, higroskopni materijali se impregniraju ili premazuju nehigroskopnim lakovima, smjesama itd. Kada sušenje električnu izolaciju, iz njega se uklanja vlaga i povećava mu se otpor. Stoga, kako se temperatura povećava ρ V ovlaženi materijal može u početku čak i rasti (ako je učinak uklanjanja vlage veći od učinka povećanja temperature), a tek nakon uklanjanja značajnog dijela vlage počinje smanjenje ρ V .

Otpor izolacije može se smanjiti s povećanje napona,što ima značajan praktični značaj: mjerenjem otpora izolacije (stroja, kabela, kondenzatora itd.) na naponu koji je niži od pogonskog napona, možemo dobiti precijenjenu vrijednost otpora.

Ovisnost R iz na vrijednost napona objašnjava se nizom razloga:

    stvaranje prostornih naboja u dielektriku;

    loš kontakt između elektroda i mjerene izolacije itd.

Pri dovoljno visokim naponima, elektroni se mogu osloboditi silama električnog polja; dodatna elektronska vodljivost stvorena u ovom slučaju dovodi do značajnog povećanja ukupne električne vodljivosti. Ova pojava prethodi razvoju dielektričnog proboja.

Kada se na čvrsti dielektrik primijeni konstantan napon, u većini slučajeva struja postupno opada tijekom vremena, asimptotski se približavajući određenoj vrijednosti u stacionarnom stanju. Tako se vodljivost dielektrika postupno povećava, a otpor smanjuje. Promjena vodljivosti tijekom vremena povezana je s utjecajem stvaranja prostornih naboja, s procesima elektrolize u dielektriku i drugim razlozima.

Karakter promjena specifičnog površinskog otpora ρ S dielektrika od raznih čimbenika (temperatura, vlaga, napon, vrijeme izlaganja naponu) slična je prirodi promjene ρ V gore razmotreno. Veličina ρ S higroskopni dielektrici su vrlo osjetljivi na vlagu.

Polarizacija dielektrika

Najvažnije svojstvo dielektrika je njihova sposobnost polarizacije pod utjecajem vanjskog električnog napona. Polarizacija se svodi na promjenu prostornog položaja nabijenih materijalnih čestica dielektrika, pri čemu dielektrik dobiva inducirani električni moment, te se u njemu stvara električni naboj. Ako uzmemo u obzir neki dio izolacije s elektrodama na koje se dovodi napon U [V], zatim naboj ovog odjeljka Q [Cl] određuje se izrazom

Q= C.U. .

Ovdje S je kapacitet danog dijela izolacije, mjeren u faradima (f).

Izolacijski kapacitet ovisi kako o materijalu (dielektriku) tako io geometrijskim dimenzijama i konfiguraciji izolacije.

Sposobnost određenog dielektrika da stvara električni kapacitet naziva se njegova dielektrična konstanta i naznačen je ε . Veličina ε vakuum se uzima kao jedan.

Neka S O- kapacitet vakuumskog kondenzatora proizvoljnog oblika i veličine. Ako se, bez promjene veličine, oblika i međusobnog položaja ploča kondenzatora, prostor između njegovih ploča ispuni materijalom dielektrične konstante ε , tada će se kapacitet kondenzatora povećati i doseći vrijednost

C=ε C O .

Dakle, dielektrična konstanta tvari je broj koji pokazuje koliko će se puta povećati kapacitet vakuumskog kondenzatora ako se, bez promjene veličine i oblika elektroda kondenzatora, prostor između elektroda ispuni određenom tvari. Kapacitet kondenzatora zadanih geometrijskih dimenzija i oblika izravno je proporcionalan ε dielektrik.

Vrijednost dielektrične konstante uključena je u mnoge osnovne jednadžbe elektrostatike. Da, prema zakonu privjesak sila međusobnog odbijanja dvaju točkastih električnih naboja veličine Q 1 i Q 2 (jedinice apsolutnog naboja) smještene u mediju s dielektričnom konstantom ε na međusobnoj udaljenosti h[cm] , je:

Dielektrična konstanta je bezdimenzijska veličina. Za plinove je vrlo blizu 1. Dakle, za zrak u normalnim uvjetima ε= 1,00058. Za većinu tekućih i čvrstih električnih izolacijskih materijala ε – reda veličine nekoliko jedinica, rjeđe desetaka i vrlo rijetko prelazi 100. Neke tvari posebne klase - feroelektrici - pod određenim uvjetima imaju iznimno visoke vrijednosti dielektrične konstante.

Fizička suština polarizacije

Polarizacija je, kao i vodljivost, uzrokovana kretanjem električnih naboja u prostoru. Razlike između ova dva fenomena:

    polarizacija uzrokuje pomak srodni s određenim molekulama naboja koji ne mogu izaći izvan granica dane molekule, dok je vodljivost posljedica kretanja (drifta) slobodnih naboja koji se mogu kretati u dielektriku na relativno velikoj udaljenosti;

    polarizacijski pomak – elastični pomak naboja; nakon prestanka napona primijenjenog na dielektrik, pomaknuti naboji teže se vratiti u svoje izvorne položaje, što nije tipično za vodljivost;

    polarizacija homogenog materijala događa se u gotovo svim molekulama dielektrika, dok je električna vodljivost dielektrika često određena prisutnošću male količine nečistoća (kontaminanata).

Dok struja vodljivosti postoji sve dok se na dielektrik izvana dovodi konstantan napon, prednaponska struja (kapacitivna struja) javlja se samo kada se istosmjerni napon uključi ili isključi, ili čak kada se promijeni veličina primijenjenog napona; dugo vremena postoji kapacitivna struja samo u dielektriku pod utjecajem izmjenični napon.

Najtipičniji tipovi polarizacije su elektronska, ionska i dipolna.

Elektronska polarizacija- pomak orbita elektrona u odnosu na atomsku jezgru. Elektronska polarizacija kada se primijeni vanjsko električno polje događa se u iznimno kratkom vremenu (oko 10 -15 sekund).

Ionska polarizacija(za ionske dielektrike) - međusobno pomicanje iona koji čine molekulu. Ova polarizacija se javlja u razdobljima dužim od elektronske polarizacije, ali iu vrlo kratkim razdobljima - oko 10 -13 sekundi.

Elektronska i ionska polarizacija - vrste polarizacija deformacije, predstavlja pomak naboja jedan u odnosu na drugi u smjeru vanjskog električnog polja.

Dipolna (orijentacijska) polarizacija svodi se na rotaciju (orijentaciju) dipolnih molekula tvari. Ta je polarizacija brojčano velika u usporedbi s deformacijskom polarizacijom i događa se potpuno u vremenskim intervalima koji su različiti za molekule različitih tvari, ali znatno dulji od trajanja deformacijske polarizacije.

Očito je da u neutralnim dielektricima može doći samo do deformacijske polarizacije. Ovi dielektrici imaju relativno nisku dielektričnu konstantu (na primjer, za tekuće i čvrste ugljikovodike ε oko 1,9-2,8).

Tablica 1.1

Dielektrična konstanta nekih tvari

Dipolni dielektrici, kod kojih se osim deformacijske polarizacije uočava i orijentacijska polarizacija, imaju veće vrijednosti dielektrične konstante u odnosu na neutralne dielektrike, a kod dipolnih dielektrika, npr. za vodu, ε = 82.

Dielektrična konstanta dipolne tvari, općenito govoreći, veća je što je veličina molekule (ili molekulska težina) manja. Da, prilično velik ε voda je zbog vrlo male veličine svoje molekule.

Ovisnost dielektrične konstante o frekvenciji. Kako je vrijeme uspostave deformacijske polarizacije vrlo kratko u usporedbi s vremenom promjene predznaka napona čak i na najvišim frekvencijama koje se koriste u modernoj radioelektronici, polarizacija neutralnih dielektrika uspijeva se u potpunosti uspostaviti u vremenu koje se može zanemarena u usporedbi s poluperiodom izmjeničnog napona. Stoga praktički nema značajne ovisnosti ε od frekvencije neutralni dielektrici ne.

Za dipolne dielektrike, s porastom frekvencije izmjeničnog napona, vrijednost ε na početku također ostaje nepromijenjen, ali počevši od određenog kritična frekvencija, kada polarizacija nema vremena da se potpuno uspostavi u jednom poluciklusu, ε počinje se smanjivati, približavajući se na vrlo visokim frekvencijama vrijednostima karakterističnim za neutralne dielektrike; Kako temperatura raste, kritična frekvencija raste.

U oštro nehomogenih dielektrika, osobito kod dielektrika s uključcima vode, pojava tzv međuslojNoa polarizacija. Međuslojna polarizacija svodi se na nakupljanje električnih naboja na sučeljima između dielektrika (u slučaju navlaženog dielektrika, na površini diseminirane vode). Procesi uspostavljanja međuslojne polarizacije vrlo su spori i mogu se odvijati nekoliko minuta, pa čak i sati. Stoga je povećanje kapaciteta izolacije zbog vlaženja potonjeg to veće što je niža frekvencija izmjeničnog napona primijenjenog na izolaciju.

glavaOvisnost dielektrične konstante o temperaturi. Za neutralne dielektrike ε slabo ovisi o temperaturi, opadajući kako se potonja povećava zbog toplinskog širenja tvari, tj. smanjenja broja polarizirajućih molekula po jedinici volumena tvari.

Kod dipolnih dielektrika pri niskim temperaturama, kada tvar ima visoku viskoznost, orijentacija dipolnih molekula duž polja je u većini slučajeva nemoguća ili u svakom slučaju otežana. Kako se temperatura povećava, a viskoznost smanjuje, mogućnost orijentacije dipola postaje lakša, što rezultira ε značajno povećava. Pri visokim temperaturama, zbog povećanih toplinskih kaotičnih toplinskih vibracija molekula, smanjuje se stupanj uređenosti molekulske orijentacije, što opet dovodi do smanjenja ε .

U kristalima s ionskom polarizacijom, staklima, porculanu i drugim vrstama keramike s visokim sadržajem staklaste faze dielektrična konstanta raste s porastom temperature.

DIELEKTRIČNA TIJELA

DIELEKTRIČNA TIJELA

Inače, izolatori, tj. tijela koja ne provode struju, nisu vodič.

Potpuni rječnik stranih riječi koje su ušle u upotrebu u ruskom jeziku - Popov M., 1907 .

DIELEKTRIČNA TIJELA

neprovodni elektricitet, izolatori.

, 1907 .

IZOLATORI ILI DIELEKTRIČNA TIJELA

općenito sva tijela koja slabo provode struju i služe za izolaciju vodiča; posebno se ovaj naziv odnosi na staklene ili porculanske čaše, korištene. na telegrafskoj liniji za izolaciju žice na mjestima gdje je pričvršćena za stupove.

Rječnik stranih riječi uključenih u ruski jezik - Pavlenkov F., 1907 .


Pogledajte što su "DIELEKTRIČNA TIJELA" u drugim rječnicima:

    Naziv koji je Michael Faraday dao tijelima koja ne provode ili, inače, slabo provode struju, kao što su zrak, staklo, razne smole, sumpor itd. Takva se tijela nazivaju i izolatorima. Prije Faradayeva istraživanja, provedena 30-ih godina... ...

    Naziv koji je Michael Faraday dao tijelima koja ne provode ili, drugim riječima, slabo provode elektricitet, kao što su zrak, staklo, razne smole, sumpor itd. Takva se tijela nazivaju i izolatorima. Prije Faradayeva istraživanja 1930-ih... ... Enciklopedija Brockhausa i Efrona

    Loši vodiči električne energije i stoga se koriste za izolaciju vodiča. Rječnik stranih riječi uključenih u ruski jezik. Chudinov A.N., 1910. IZOLATORI ILI DIELEKTRIČNA TIJELA općenito, sva tijela koja su slabo vodljiva... ... Rječnik stranih riječi ruskog jezika

    Tvari koje ne provode dobro struju. Izraz "D." (od grčkog diá kroz i engleskog electric electric) uveo je M. Faraday (vidi Faraday) za označavanje tvari kroz koje prodiru električna polja. U bilo kojoj tvari...... Velika sovjetska enciklopedija

    ULTRAKRATKI VALOVI- prvi put su korišteni u Schliephake terapiji. Izmjenične struje koje se koriste u dijatermiji karakteriziraju frekvencija od 800 000 do 1 milijun oscilacija u sekundi s valnom duljinom od 300 400 m. U kori se javljaju struje s frekvencijom od 10 ... Velika medicinska enciklopedija

    električni- 3.45 električni [elektronički, programabilni elektronički]; E/E/PE (electrical/electronic/programmable electronic; E/E/PE) koji se temelji na električnoj i/ili elektroničkoj i/ili programabilnoj elektroničkoj tehnologiji. Izvor… Rječnik-priručnik pojmova normativne i tehničke dokumentacije

    Enciklopedijski rječnik F.A. Brockhaus i I.A. Efron

    Jedna od grana proučavanja električnih pojava, koja uključuje proučavanje distribucije električne energije, ovisno o njenoj ravnoteži, na tijelima i određivanje onih električnih sila koje se u tom slučaju javljaju. Temelj E. postavljen je radom... ... Enciklopedijski rječnik F.A. Brockhaus i I.A. Efron

    Klasična elektrodinamika ... Wikipedia

    Klasična elektrodinamika Magnetsko polje solenoida Elektricitet Magnetizam Elektrostatika Coulombov zakon ... Wikipedia

knjige

  • Fundamentalni principi procesa kemijskog taloženja filmova i struktura za nanoelektroniku, Tim autora, Monografija prikazuje rezultate razvoja procesa kemijskog taloženja metalnih i dielektričnih filmova korištenjem netradicionalnih hlapljivih početnih materijala... Kategorija: Tehnička literatura Serija: Integracijski projekti SB RAS Izdavač: Savezno državno jedinično poduzeće "Izdavačka kuća SB RAS", e-knjiga(fb2, fb3, epub, mobi, pdf, html, pdb, lit, doc, rtf, txt)
  • Udžbenik Fizika čvrstog stanja za inženjere, Gurtov V., Osaulenko R., Udžbenik je sustavan i pristupačan prikaz kolegija fizike čvrstog stanja, koji sadrži osnovne elemente fizike kondenzirane tvari i njezine primjene za... Kategorija: