Badan dielektrik. Dielektrik aktif Apa nama benda yang terbuat dari dielektrik?

Konduktor- ini adalah benda yang di dalamnya terdapat muatan listrik bebas dalam jumlah yang cukup yang dapat bergerak di bawah pengaruh medan listrik. Arus listrik dapat timbul pada konduktor di bawah pengaruh medan listrik yang diterapkan. Semua logam, larutan garam dan asam, tanah lembab, tubuh manusia dan hewan merupakan penghantar muatan listrik yang baik.

Dielektrik atau isolator- benda yang tidak mengandung muatan listrik bebas di dalamnya. Arus listrik tidak dimungkinkan pada isolator.

Dielektrik meliputi kaca, plastik, karet, karton, dan udara. benda yang terbuat dari dielektrik disebut isolator. Cairan yang sepenuhnya non-konduktif disuling, mis. air yang dimurnikan. (air lainnya (keran atau laut) mengandung sejumlah kotoran dan merupakan konduktor)

Polarisasi dielektrik dalam medan listrik- perpindahan muatan positif dan negatif ke arah yang berlawanan, yaitu orientasi molekul.

Parameter fisika yang menjadi ciri dielektrik adalah konstanta dielektrik. Konstanta dielektrik mungkin memiliki dispersi.

Dielektrik meliputi udara dan gas lainnya, kaca, berbagai resin, dan tentunya plastik kering. Air yang murni secara kimia juga merupakan dielektrik.

Dielektrik digunakan tidak hanya sebagai bahan isolasi.

Konduktor dan isolator berbeda satu sama lain dalam cara menghantarkan listrik. Konduktor seperti tembaga dapat menghantarkan arus dengan mudah, tetapi isolator (kaca) hanya dapat menghantarkan arus pada tegangan tinggi. Konduktor dan isolator digunakan untuk mengontrol besarnya arus. Misalnya, konduktor digunakan pada penangkal petir sehingga menyebabkan petir menyambar tanah tanpa menimbulkan kerusakan. Insulator digunakan pada saklar untuk melindungi manusia.

Jika suatu perangkat harus menghantarkan arus, maka perangkat tersebut mengandung konduktor dengan resistansi rendah. Kebanyakan kabel listrik terbuat dari logam yang dapat menghantarkan arus dengan baik. Paling sering, konduktor terbuat dari tembaga; logam ini memiliki konduktivitas tinggi (resistansi rendah).

Ketika arus mengalir melalui kawat, ia menemui hambatan. Hal ini menyebabkan konduktor memanas. Jika perangkat listrik digunakan sebagai pemanas, perangkat tersebut mengandung konduktor dengan resistansi tinggi - misalnya, kawat nikel atau krom tipis.

Konduktivitas dan resistivitas kawat bergantung pada ketebalannya. Kabel tipis memiliki konduktivitas yang rendah (resistansi tinggi) dibandingkan kabel tebal yang terbuat dari bahan yang sama.

Kabel tipis digunakan pada jaringan tegangan rendah, misalnya pada telepon. Konduktor yang lebih tebal dirancang untuk arus yang lebih tinggi - misalnya, untuk menyalakan kompor listrik.

Dielektrik adalah suatu bahan atau zat yang praktis tidak memungkinkan arus listrik melewatinya. Konduktivitas ini disebabkan oleh sedikitnya jumlah elektron dan ion. Partikel-partikel ini terbentuk dalam bahan non-konduktif hanya jika sifat suhu tinggi tercapai. Apa itu dielektrik akan dibahas pada artikel ini.

Keterangan

Setiap konduktor elektronik atau radio, semikonduktor atau dielektrik bermuatan melewatkan arus listrik melalui dirinya sendiri, tetapi kekhasan dielektrik adalah bahwa bahkan pada tegangan tinggi di atas 550 V, arus kecil akan mengalir di dalamnya. Arus listrik pada dielektrik merupakan pergerakan partikel bermuatan dalam arah tertentu (bisa positif atau negatif).

Jenis arus

Konduktivitas listrik dielektrik didasarkan pada:

  • Arus serapan adalah arus yang mengalir dalam suatu dielektrik dengan arus tetap hingga mencapai keadaan setimbang, berubah arah ketika dihidupkan dan diberi tegangan, dan ketika dimatikan. Dengan arus bolak-balik, tegangan pada dielektrik akan selalu ada di dalamnya sepanjang waktu berada dalam aksi medan listrik.
  • Konduktivitas elektronik adalah pergerakan elektron di bawah pengaruh suatu medan.
  • Konduktivitas ionik adalah pergerakan ion. Ditemukan dalam larutan elektrolit - garam, asam, basa, serta banyak dielektrik.
  • Konduktivitas listrik molion adalah pergerakan partikel bermuatan yang disebut molion. Ditemukan dalam sistem koloid, emulsi dan suspensi. Fenomena pergerakan molion dalam medan listrik disebut elektroforesis.

Mereka diklasifikasikan menurut keadaan agregasi dan sifat kimianya. Yang pertama dibagi menjadi padat, cair, gas dan pemadatan. Berdasarkan sifat kimianya dibedakan menjadi bahan organik, anorganik, dan organoelemen.

Menurut keadaan agregasi:

  • Konduktivitas listrik gas. Zat gas memiliki konduktivitas arus yang cukup rendah. Hal ini dapat terjadi dengan adanya partikel bermuatan bebas, yang muncul karena pengaruh faktor eksternal dan internal, elektronik dan ionik: sinar-X dan radiasi radioaktif, tumbukan molekul dan partikel bermuatan, faktor termal.
  • Konduktivitas listrik dielektrik cair. Faktor ketergantungan: struktur molekul, suhu, pengotor, adanya muatan elektron dan ion yang besar. Konduktivitas listrik dielektrik cair sangat bergantung pada keberadaan uap air dan kotoran. Konduktivitas listrik dalam zat polar juga dibuat menggunakan cairan dengan ion terdisosiasi. Ketika membandingkan cairan polar dan non-polar, cairan polar mempunyai keuntungan yang jelas dalam hal konduktivitas. Jika Anda membersihkan cairan dari kotoran, ini akan membantu mengurangi sifat konduktifnya. Dengan meningkatnya konduktivitas dan suhu, terjadi penurunan viskositas, yang menyebabkan peningkatan mobilitas ion.
  • Dielektrik padat. Konduktivitas listriknya ditentukan oleh pergerakan partikel dielektrik bermuatan dan pengotor. Di medan arus listrik yang kuat, konduktivitas listrik terungkap.

Sifat fisik dielektrik

Jika resistivitas suatu bahan kurang dari 10-5 Ohm*m, bahan tersebut dapat diklasifikasikan sebagai konduktor. Jika lebih dari 108 Ohm*m - ke dielektrik. Mungkin ada kasus ketika resistivitas beberapa kali lebih besar daripada resistansi konduktor. Pada kisaran 10-5-108 Ohm*m terdapat semikonduktor. Bahan logam merupakan penghantar arus listrik yang sangat baik.

Dari seluruh tabel periodik, hanya 25 unsur yang diklasifikasikan sebagai nonlogam, dan 12 di antaranya mungkin memiliki sifat semikonduktor. Namun tentunya selain zat-zat pada tabel tersebut, masih banyak lagi paduan, komposisi atau senyawa kimia yang memiliki sifat konduktor, semikonduktor atau dielektrik. Berdasarkan hal ini, sulit untuk menarik garis pasti antara nilai berbagai zat dan hambatannya. Misalnya, pada faktor suhu yang dikurangi, semikonduktor akan berperilaku seperti dielektrik.

Aplikasi

Penggunaan bahan non-konduktif sangat luas, karena merupakan salah satu kelas komponen listrik yang paling populer. Telah menjadi sangat jelas bahwa mereka dapat digunakan karena sifatnya dalam bentuk aktif dan pasif.

Dalam bentuk pasifnya, sifat dielektrik digunakan untuk digunakan pada bahan isolasi listrik.

Dalam bentuk aktifnya, mereka digunakan dalam feroelektrik, serta bahan untuk pemancar laser.

Dielektrik dasar

Jenis yang umum ditemui antara lain:

  • Kaca.
  • Karet.
  • Minyak.
  • Aspal.
  • Porselen.
  • Kuarsa.
  • Udara.
  • Berlian.
  • Air murni.
  • Plastik.

Apa itu dielektrik cair?

Polarisasi jenis ini terjadi pada bidang arus listrik. Zat non-konduktif cair digunakan dalam teknologi untuk menuangkan atau menghamili bahan. Ada 3 kelas dielektrik cair:

Minyak bumi sedikit kental dan sebagian besar non-polar. Mereka sering digunakan dalam peralatan bertegangan tinggi: air bertegangan tinggi. adalah dielektrik non-polar. Minyak kabel telah ditemukan aplikasinya dalam impregnasi kabel kertas isolasi dengan tegangan hingga 40 kV, serta pelapis berbasis logam dengan arus lebih dari 120 kV. Oli trafo memiliki struktur yang lebih murni dibandingkan oli kapasitor. Dielektrik jenis ini banyak digunakan dalam produksi, meskipun biayanya mahal dibandingkan bahan dan bahan analog.

Apa itu dielektrik sintetik? Saat ini, bahan ini dilarang hampir di semua tempat karena toksisitasnya yang tinggi, karena dibuat berdasarkan karbon terklorinasi. Dan dielektrik cair berbahan dasar silikon organik, aman dan ramah lingkungan. Jenis ini tidak menyebabkan karat pada logam dan mempunyai sifat higroskopis yang rendah. Ada dielektrik cair yang mengandung senyawa organofluorin, yang sangat populer karena tidak mudah terbakar, sifat termal dan stabilitas oksidatif.

Dan jenis yang terakhir adalah minyak nabati. Mereka adalah dielektrik polar lemah, termasuk rami, jarak, tung, dan rami. Minyak jarak sangat panas dan digunakan dalam kapasitor kertas. Minyak yang tersisa dapat diuapkan. Penguapan di dalamnya bukan disebabkan oleh penguapan alami, melainkan oleh reaksi kimia yang disebut polimerisasi. Aktif digunakan dalam enamel dan cat.

Kesimpulan

Artikel tersebut membahas secara rinci apa itu dielektrik. Berbagai jenis dan sifat-sifatnya disebutkan. Tentu saja, untuk memahami kehalusan karakteristiknya, Anda harus mempelajari bagian fisika tentangnya lebih dalam.

Konduktor adalah suatu benda yang mengandung muatan listrik bebas dalam jumlah yang cukup sehingga dapat bergerak di bawah pengaruh medan listrik.
Arus listrik dapat timbul pada konduktor di bawah pengaruh medan listrik yang diterapkan.
Semua logam, larutan garam dan asam, tanah lembab, tubuh manusia dan hewan merupakan penghantar muatan listrik yang baik.

Isolator (atau dielektrik) adalah benda yang tidak mengandung muatan listrik bebas di dalamnya.
Arus listrik tidak dimungkinkan pada isolator.
Dielektrik meliputi kaca, plastik, karet, karton, dan udara. benda yang terbuat dari dielektrik disebut isolator.
Cairan yang sepenuhnya non-konduktif disuling, mis. air yang dimurnikan,
(air lainnya (keran atau laut) mengandung sejumlah kotoran dan merupakan konduktor)

ARUS LISTRIK DALAM LOGAM

Selalu ada sejumlah besar elektron bebas dalam suatu logam.
Arus listrik dalam konduktor logam adalah pergerakan elektron bebas yang teratur di bawah pengaruh medan listrik yang diciptakan oleh sumber arus.


ARUS LISTRIK DALAM CAIRAN

Larutan garam dan asam, serta air biasa (kecuali air suling) dapat menghantarkan arus listrik.
Larutan yang dapat menghantarkan arus listrik disebut elektrolit.
Dalam suatu larutan, molekul zat terlarut diubah menjadi ion positif dan negatif melalui aksi pelarut. Di bawah pengaruh medan listrik yang diterapkan pada larutan, ion dapat berpindah: ion negatif ke elektroda positif, ion positif ke elektroda negatif.
Arus listrik terjadi pada elektrolit.
Ketika arus melewati elektrolit, zat murni yang terkandung dalam larutan dilepaskan ke elektroda. Fenomena ini disebut elektrolisis
Akibat pengaruh arus listrik, terjadi perubahan kimia yang tidak dapat diubah pada elektrolit, dan untuk lebih menjaga arus listrik harus diganti dengan yang baru.

MENARIK

Pada abad ke-17, setelah William Gilbert menetapkan bahwa banyak benda mempunyai kemampuan untuk menjadi listrik ketika digosok, ilmu pengetahuan percaya bahwa semua benda yang berkaitan dengan elektrifikasi dibagi menjadi dua jenis: benda yang dapat dialiri arus listrik melalui gesekan, dan benda yang tidak tersengat listrik karena gesekan.
Baru pada paruh pertama abad ke-18 ditemukan bahwa beberapa benda juga memiliki kemampuan untuk mendistribusikan listrik. Eksperimen pertama ke arah ini dilakukan oleh fisikawan Inggris Gray. Pada tahun 1729, Gray menemukan fenomena konduktivitas listrik. Ia menemukan bahwa listrik dapat disalurkan dari satu benda ke benda lain melalui kawat logam. Listrik tidak menyebar sepanjang benang sutra. Gray-lah yang membagi zat menjadi konduktor dan non-konduktor listrik. Baru pada tahun 1739 akhirnya ditetapkan bahwa semua benda harus dibagi menjadi konduktor dan dielektrik.
___

Pada awal abad ke-19, diketahui bahwa pelepasan ikan listrik melewati logam, tetapi tidak melalui kaca dan udara.


TAHUKAH ANDA

Galvanostegi.

Melapisi benda dengan lapisan logam menggunakan elektrolisis disebut pelapisan listrik. Tidak hanya benda logam yang bisa dimetalisasi, tetapi juga benda kayu, daun tanaman, renda, dan serangga mati. Pertama, Anda perlu membuat benda-benda ini menjadi keras, dan untuk melakukan ini, tahan beberapa saat dalam lilin cair.
Kemudian tutupi secara merata dengan lapisan grafit (misalnya, dengan menggosoknya dengan pensil) untuk menjadikannya konduktif dan turunkan sebagai elektroda ke dalam bak elektrolit galvanik, mengalirkan listrik melaluinya selama beberapa waktu. saat ini. Setelah beberapa waktu, logam yang terkandung dalam larutan akan terlepas pada elektroda ini dan akan menutupi benda secara merata.

Penggalian arkeologis yang berasal dari zaman kerajaan Parthia menunjukkan bahwa sudah dua ribu tahun yang lalu pelapisan listrik dan pelapisan perak pada produk telah dilakukan!
Hal ini juga dibuktikan dengan penemuan yang dilakukan di makam firaun Mesir.


EKSPERIMEN DENGAN ELEKTROLIT

1. Jika Anda mengambil larutan tembaga sulfat, pasang rangkaian listrik dan celupkan elektroda (batang grafit dari pensil) ke dalam larutan, bola lampu akan menyala. Ada arus!
Ulangi percobaan tersebut, ganti elektroda yang terhubung ke negatif baterai dengan tombol aluminium. Setelah beberapa waktu akan menjadi “emas”, yaitu. akan ditutupi dengan lapisan tembaga. Inilah fenomena galvanostegi.

2. Kita membutuhkan: gelas berisi larutan garam meja yang kuat, baterai senter, dua potong kawat tembaga yang panjangnya kurang lebih 10 cm. Bersihkan ujung-ujung kawat dengan amplas halus. Hubungkan salah satu ujung kabel ke setiap kutub baterai. Celupkan ujung kabel yang bebas ke dalam gelas berisi larutan. Gelembung muncul di dekat ujung kawat yang lebih rendah!


LAKUKAN SENDIRI!

1. Membuat alat ukur – tester untuk mengetahui apakah suatu zat merupakan penghantar arus listrik. Untuk melakukan ini, Anda memerlukan baterai, lampu senter, dan kabel penghubung. Tutup rangkaian listrik rakitan ke konduktor yang diteliti dan tentukan apakah zat tersebut merupakan konduktor berdasarkan ada atau tidaknya cahaya lampu.

2. Anda dapat mendemonstrasikan adanya muatan listrik bebas dalam zat cair seperti ini: sambungkan ketel logam dan gelas aluminium dari kalorimeter berkonduktor ke galvanometer. Tuang air ke dalam ketel dan larutkan sedikit garam di dalamnya. Mulailah menuangkan air garam dari ketel ke dalam gelas dalam aliran tipis; galvanometer akan menunjukkan adanya arus listrik. Dengan mengubah panjang dan ketebalan pancaran, pantau perubahan kekuatan arus.


Saat memasang grounding, ada baiknya untuk mengubur kawat hingga kedalaman 2,5 m, namun dalam kondisi lapangan
ini tidak selalu memungkinkan. Oleh karena itu, pentanahan sering kali dilakukan dalam bentuk peniti yang ditancapkan ke dalam tanah. Mengapa menyiram area landasan dengan air garam bermanfaat dalam kasus ini?


TIDAK-A-Aku!

Jika terjadi kebakaran pada instalasi listrik, Anda harus segera mematikan saklar. Kebakaran akibat arus listrik TIDAK BISA dipadamkan dengan air atau alat pemadam api biasa, sebab aliran air bersifat konduktor dan dapat menutup kembali rangkaian dan memulihkan penyebab kebakaran. Dalam hal ini, perlu menggunakan pasir kering atau alat pemadam api sandblasting.


TUBUH MANUSIA ADALAH KONDUKTOR LISTRIK

Jika seseorang secara tidak sengaja menjadi bersemangat, cedera atau bahkan kematian dapat terjadi.

Saat bekerja dengan sirkuit listrik, JANGAN:
- Anda tidak dapat menyentuh kabel telanjang dengan kedua tangan secara bersamaan.
- jangan menyentuh kawat telanjang sambil berdiri di tanah atau di lantai yang lembab (bahkan semen atau kayu).
- Jangan gunakan peralatan listrik yang rusak.
- Anda tidak dapat memperbaiki perangkat listrik tanpa memutusnya dari sumber listrik.

Pertolongan pertama pada korban sengatan listrik.

Seringkali orang itu sendiri tidak dapat melepaskan diri dari kabel yang membawa arus, karena... Arus listrik menyebabkan kontraksi otot kejang, atau korban kehilangan kesadaran. Pertama, Anda perlu memutuskan sambungan orang tersebut dari kabel pembawa arus. Untuk melakukan ini, Anda perlu mematikan arus atau melepaskan sekering yang terletak di dekat meteran. Jika saklarnya jauh, maka Anda perlu menggunakan tongkat kayu (benda non-konduktif) untuk menariknya menjauh dari kabel. Harus ada permukaan insulasi di bawah kaki Anda: alas karet, papan kering, atau linoleum. Anda hanya dapat menarik korban menjauh dari kabel dengan tangan kosong di ujung pakaian kering dan dengan satu tangan. Jangan sentuh yang terhubung ke tanah. benda konduktif!
Kemudian korban harus dibaringkan telentang dan dokter harus dipanggil.

Jangan memasukkan jari Anda ke dalam soket, nanti akan berguna!

DEFINISI, TUJUAN DAN KLASIFIKASI

BAHAN ISOLASI LISTRIK

Dielektrik- zat yang medan elektrostatisnya dapat bertahan lama. Bahan-bahan ini, berbeda dengan bahan konduktif, praktis tidak menghantarkan arus listrik di bawah pengaruh tegangan konstan yang diberikan padanya.

Tujuan isolasi listrik terutama untuk mencegah lewatnya arus sepanjang jalur yang tidak diinginkan untuk pengoperasian perangkat listrik. Selain itu, dielektrik pada perangkat listrik, khususnya kapasitor, berperan aktif dalam menyediakan kapasitansi yang dibutuhkan.

Dielektrik dipol adalah dielektrik yang molekulnya tersusun secara asimetris dalam ruang; mereka umumnya memiliki konstanta dielektrik yang lebih tinggi daripada dielektrik netral. Dielektrik dipol lebih higroskopis dan lebih mudah dibasahi oleh air dibandingkan dielektrik netral.

Dielektrik juga dibagi menjadi heteropolar (ionik), yang molekulnya relatif mudah terpecah menjadi bagian-bagian yang bermuatan berlawanan (ion), dan homeopolar, tidak terpecah menjadi ion.

Berdasarkan komposisi kimianya, bahan isolasi listrik dibedakan menjadi organik, V yang komposisinya meliputi karbon, dan anorganik, tidak mengandung karbon. Biasanya, bahan anorganik memiliki ketahanan panas yang lebih tinggi, daripada organik.

KONDUKTIVITAS LISTRIK DIELEKTRIK

Sesuai dengan tujuannya, dielektrik di bawah pengaruh tegangan konstan tidak boleh membiarkan arus mengalir sama sekali, yaitu harus non-konduktor. Namun, semua bahan isolasi listrik yang digunakan secara praktis, ketika menerapkan tegangan konstan, melewatkan sejumlah arus kecil, yang disebut kebocoran arus. Dengan demikian, resistivitas bahan isolasi listrik tidak terbatas, meskipun sangat besar.

Perlawanan luas penampang insulasi sama dengan rasio tegangan DC yang diterapkan pada bagian insulasi tersebut kamu (dalam volt) terhadap arus bocor SAYA(dalam ampere) melalui bagian ini:

Konduktivitas isolasi

.

Membedakan resistensi volumetrik isolasi R V , secara numerik menentukan hambatan yang diciptakan oleh insulasi terhadap aliran arus melalui ketebalannya, dan resistensi permukaanR S mendefinisikan hambatan aliran arus sepanjang permukaan insulasi dan mengkarakterisasi adanya peningkatan konduktivitas lapisan permukaan dielektrik karena kelembaban, kontaminasi, dll.

Impedansi isolasi didefinisikan sebagai hasil dari dua hambatan yang dihubungkan secara paralel antara elektroda, volume dan permukaan:

Untuk insulasi bagian datar dengan penampang S[cm 2 ] dan ketebalan H[cm] hambatan volumetrik (tidak termasuk pengaruh tepi) sama dengan:

.

Secara numerik ρ V sama dengan hambatan (dalam Ohm) sebuah kubus yang rusuknya 1 cm suatu bahan tertentu, jika arus melewati dua sisi kubus yang berlawanan:

.

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

Kebalikan dari resistivitas volumetrik

,

ditelepon konduktivitas volume spesifik bahan.

Nilai-nilai ρ V Bahan isolasi listrik padat dan cair yang digunakan secara praktis berkisar antara 10 8 -10 10 Ohm∙cm untuk bahan berkualitas relatif rendah yang digunakan dalam kasus-kasus tidak penting (kayu, marmer, semen asbes, dll.) sampai dengan 10 16 -10 18 Ohm∙cm untuk bahan seperti amber, polistiren, polietilen, dll. Untuk gas tak terionisasi ρ V sekitar 10 19 -10 20 Ohm∙cm Rasio resistivitas dielektrik padat berkualitas tinggi dan konduktor yang baik (pada suhu normal) dinyatakan dengan angka yang sangat besar - sekitar 10 22 -10 24.

Ketahanan permukaan spesifikρ S mencirikan sifat bahan insulasi listrik untuk menciptakan hambatan permukaan pada insulasi yang dibuat darinya. Resistansi permukaan (mengabaikan pengaruh tepi) antara elektroda dengan panjang tepi lurus paralel B, terletak pada jarak satu sama lain A, ketika arus bocor volumetrik yang melalui ketebalan material dikecualikan, itu sama dengan , Di mana .

Besarnya ρ S secara numerik sama dengan hambatan suatu persegi (dengan ukuran berapa pun) pada permukaan suatu bahan tertentu , jika arus disuplai ke elektroda yang membatasi dua sisi berlawanan dari persegi ini .

Sifat fisik konduktivitas listrik dielektrik

Konduktivitas listrik dielektrik dijelaskan oleh adanya partikel bermuatan bebas (yaitu, tidak terikat dengan molekul tertentu dan mampu bergerak di bawah pengaruh medan listrik yang diterapkan): ion, molion (partikel koloid), dan terkadang elektron.

Paling khas untuk sebagian besar bahan isolasi listrik konduktivitas ionik. Perlu dicatat bahwa dalam beberapa kasus zat utama dielektrik mengalami elektrolisis; Contohnya adalah kaca, yang karena transparansinya, pelepasan produk elektrolisis dapat diamati secara langsung. Ketika arus searah dialirkan melalui kaca, dipanaskan untuk mengurangi konduktivitas, endapan khas seperti pohon (“dendrit”) dari logam penyusun kaca, terutama natrium, terbentuk di katoda. Bahkan lebih sering ada kasus ketika molekul zat utama dielektrik tidak memiliki kemampuan untuk mudah terionisasi, tetapi konduktivitas listrik ionik terjadi karena pengotor yang hampir pasti ada dalam dielektrik - pengotor kelembaban, garam, asam, alkali, dll. Bahkan yang sangat kecil, terkadang dengan pengotor yang sulit dideteksi dengan analisis kimia, dapat mempengaruhi konduktivitas suatu zat secara signifikan; Oleh karena itu, dalam pembuatan dielektrik dan teknologi isolasi listrik secara umum, kemurnian produk awal dan kebersihan tempat kerja sangatlah penting. Dalam dielektrik dengan konduktivitas ionik, hukum Faraday dipatuhi dengan ketat, yaitu proporsionalitas antara jumlah listrik yang melewati insulasi (pada arus konstan) dan jumlah zat yang dilepaskan selama elektrolisis.

Ketika meningkat suhu Resistivitas bahan isolasi listrik biasanya sangat berkurang. Jelasnya, kondisi pengoperasian isolasi listrik menjadi lebih parah. Sebaliknya, pada suhu rendah, dielektrik yang sangat buruk sekalipun memperoleh nilai yang tinggi ρ V .

Kehadiran air dalam jumlah kecil sekalipun dapat mengurangi secara signifikan ρ V dielektrik. Hal ini dijelaskan oleh fakta bahwa pengotor yang ada dalam air berdisosiasi menjadi ion, atau keberadaan air dapat berkontribusi pada disosiasi molekul zat itu sendiri. Dengan demikian, kondisi pengoperasian isolasi listrik menjadi lebih sulit bila hidrasi. Humidifikasi mempunyai pengaruh yang sangat kuat terhadap perubahan tersebut ρ V berserat dan beberapa bahan lain di mana uap air dapat membentuk lapisan kontinu di sepanjang serat - “jembatan” yang menembus seluruh dielektrik dari satu elektroda ke elektroda lainnya.

Untuk melindungi dari kelembapan setelah pengeringan, bahan higroskopis diresapi atau dilapisi dengan pernis non-higroskopis, senyawa, dll. pengeringan isolasi listrik, uap air dihilangkan, dan resistansinya meningkat. Oleh karena itu, seiring dengan meningkatnya suhu ρ V bahan yang dibasahi bahkan dapat tumbuh pada awalnya (jika efek menghilangkan kelembapan lebih besar daripada efek peningkatan suhu), dan hanya setelah menghilangkan sebagian besar kelembapan barulah penurunan dimulai. ρ V .

Resistansi isolasi dapat menurun seiring dengan peningkatan tegangan, yang memiliki signifikansi praktis yang signifikan: dengan mengukur resistansi isolasi (mesin, kabel, kapasitor, dll.) pada tegangan yang lebih rendah dari tegangan operasi, kita dapat memperoleh nilai resistansi yang terlalu tinggi.

Kecanduan R dari pada nilai tegangan dijelaskan oleh beberapa alasan:

    pembentukan muatan ruang pada dielektrik;

    kontak yang buruk antara elektroda dan insulasi yang diukur, dll.

Pada tegangan yang cukup tinggi, elektron dapat dilepaskan oleh gaya medan listrik; konduktivitas elektronik tambahan yang tercipta dalam hal ini menyebabkan peningkatan signifikan pada konduktivitas listrik keseluruhan. Fenomena ini mendahului perkembangan kerusakan dielektrik.

Ketika tegangan konstan diterapkan pada dielektrik padat, dalam banyak kasus, arus secara bertahap menurun seiring waktu, mendekati nilai kondisi tunak tertentu secara asimtotik. Dengan demikian, secara bertahap konduktivitas dielektrik meningkat dan resistansi menurun. Perubahan konduktivitas dari waktu ke waktu dikaitkan dengan pengaruh pembentukan muatan ruang, proses elektrolisis pada dielektrik, dan alasan lainnya.

Sifat perubahan resistensi permukaan spesifik ρ S dielektrik dari berbagai faktor (suhu, kelembaban, tegangan, waktu pemaparan tegangan) serupa dengan sifat perubahannya ρ V dibahas di atas. Besarnya ρ S dielektrik higroskopis sangat sensitif terhadap kelembaban.

Polarisasi dielektrik

Sifat paling penting dari dielektrik adalah kemampuannya untuk melakukan polarisasi di bawah pengaruh tegangan listrik yang diberikan secara eksternal. Polarisasi bermuara pada perubahan posisi spasial partikel material bermuatan dielektrik, dan dielektrik memperolehnya torsi listrik yang diinduksi, dan muatan listrik terbentuk di dalamnya. Jika kita mempertimbangkan beberapa bagian insulasi dengan elektroda yang diberi tegangan kamu [V], maka muatan bagian ini Q [Kl] ditentukan oleh ekspresi

Q= C.U. .

Di Sini DENGAN adalah kapasitansi suatu bagian insulasi tertentu, diukur dalam farad (F).

Kapasitas insulasi bergantung pada material (dielektrik) dan dimensi geometris serta konfigurasi insulasi.

Kemampuan suatu dielektrik untuk membentuk kapasitansi listrik disebut kemampuannya konstanta dielektrik dan ditunjuk ε . Besarnya ε vakum diambil sebagai satu.

Membiarkan DENGAN HAI- kapasitas kapasitor vakum dengan bentuk dan ukuran yang berubah-ubah. Jika, tanpa mengubah ukuran, bentuk dan posisi relatif pelat kapasitor, ruang antar pelat diisi dengan bahan yang mempunyai konstanta dielektrik. ε , maka kapasitansi kapasitor akan meningkat dan mencapai nilainya

C=ε C HAI .

Jadi, konstanta dielektrik suatu zat adalah bilangan yang menunjukkan berapa kali kapasitas kapasitor vakum akan bertambah jika, tanpa mengubah ukuran dan bentuk elektroda kapasitor, ruang antar elektroda diisi dengan zat tertentu. Kapasitansi kapasitor dengan dimensi dan bentuk geometris tertentu berbanding lurus ε dielektrik.

Nilai konstanta dielektrik termasuk dalam banyak persamaan dasar elektrostatika. Ya, menurut hukum liontin gaya tolak menolak dua muatan listrik titik yang besarnya Q 1 dan Q 2 (satuan muatan absolut) terletak pada medium dengan konstanta dielektrik ε pada jarak satu sama lain H[cm] , adalah:

Konstanta dielektrik merupakan besaran yang tidak berdimensi. Untuk gas sangat mendekati 1. Jadi, untuk udara pada kondisi normal ε= 1.00058. Untuk sebagian besar bahan isolasi listrik cair dan padat ε – dalam urutan beberapa satuan, lebih jarang puluhan dan sangat jarang melebihi 100. Beberapa zat dari kelas khusus - feroelektrik - dalam kondisi tertentu memiliki nilai konstanta dielektrik yang sangat tinggi.

Esensi fisik dari polarisasi

Polarisasi, seperti halnya konduktivitas, disebabkan oleh pergerakan muatan listrik di ruang angkasa. Perbedaan kedua fenomena ini:

    polarisasi menyebabkan pergeseran terkait dengan molekul muatan tertentu yang tidak dapat melampaui batas molekul tertentu, sedangkan konduktivitas disebabkan oleh pergerakan (drift) muatan bebas yang dapat bergerak dalam dielektrik dalam jarak yang relatif jauh;

    perpindahan polarisasi – pergeseran muatan secara elastis; ketika tegangan yang diterapkan ke dielektrik dihentikan, muatan yang dipindahkan cenderung kembali ke posisi semula, yang tidak khas untuk konduktivitas;

    polarisasi suatu bahan homogen terjadi pada hampir semua molekul dielektrik, sedangkan konduktivitas listrik suatu bahan dielektrik seringkali ditentukan oleh adanya sejumlah kecil pengotor (kontaminan).

Sementara arus konduksi tetap ada selama tegangan konstan diterapkan pada dielektrik dari luar, arus bias (arus kapasitif) hanya terjadi ketika tegangan searah dihidupkan atau dimatikan, atau bahkan ketika besarnya tegangan yang diberikan berubah; untuk waktu yang lama ada arus kapasitif hanya di dielektrik di bawah pengaruh tegangan bolak-balik.

Jenis polarisasi yang paling umum adalah elektronik, ionik, dan dipol.

Polarisasi elektronik- perpindahan orbit elektron relatif terhadap inti atom. Polarisasi elektronik ketika medan listrik eksternal diterapkan terjadi dalam waktu yang sangat singkat (sekitar 10 -15 detik).

Polarisasi ionik(untuk dielektrik ionik) - perpindahan ion-ion penyusun molekul relatif satu sama lain. Polarisasi ini terjadi dalam periode yang lebih lama dibandingkan polarisasi elektronik, tetapi juga dalam periode yang sangat singkat - sekitar 10 -13 detik.

Polarisasi elektronik dan ion - varietas polarisasi deformasi, mewakili pergeseran muatan relatif satu sama lain dalam arah medan listrik eksternal.

Polarisasi dipol (orientasi). bermuara pada rotasi (orientasi) molekul dipol suatu zat. Polarisasi ini secara numerik lebih besar dibandingkan dengan polarisasi deformasi dan terjadi sepenuhnya dalam interval waktu yang berbeda untuk molekul zat yang berbeda, tetapi secara signifikan lebih lama daripada durasi polarisasi deformasi.

Jelas bahwa pada dielektrik netral hanya polarisasi deformasi yang dapat terjadi. Dielektrik ini memiliki konstanta dielektrik yang relatif rendah (misalnya untuk hidrokarbon cair dan padat ε sekitar 1,9-2,8).

Tabel 1.1

Konstanta dielektrik beberapa zat

Dielektrik dipol, yang selain polarisasi deformasi, juga diamati polarisasi orientasi, memiliki nilai konstanta dielektrik yang lebih tinggi dibandingkan dengan dielektrik netral, dan pada dielektrik dipol, misalnya untuk air, ε = 82.

Konstanta dielektrik suatu zat dipol, secara umum, semakin besar, semakin kecil ukuran molekul (atau berat molekul). Ya, cukup besar ε air disebabkan oleh ukuran molekulnya yang sangat kecil.

Ketergantungan konstanta dielektrik pada frekuensi. Karena waktu pembentukan polarisasi deformasi sangat singkat dibandingkan dengan waktu perubahan tanda tegangan bahkan pada frekuensi tertinggi yang digunakan dalam elektronik radio modern, polarisasi dielektrik netral berhasil terbentuk sepenuhnya dalam waktu yang dapat dicapai. diabaikan dibandingkan dengan setengah siklus tegangan bolak-balik. Oleh karena itu, praktis tidak ada ketergantungan yang signifikan ε dari frekuensi dielektrik netral tidak.

Untuk dielektrik dipol, seiring dengan meningkatnya frekuensi tegangan bolak-balik, nilainya ε pada awalnya juga tetap tidak berubah, namun dimulai dari yang pasti frekuensi kritis, ketika polarisasi tidak mempunyai waktu untuk terbentuk sepenuhnya dalam satu setengah siklus, ε mulai menurun, mendekati nilai karakteristik dielektrik netral pada frekuensi yang sangat tinggi; Ketika suhu meningkat, frekuensi kritis meningkat.

Dengan tajam dielektrik tidak homogen, khususnya, dalam dielektrik dengan masuknya air, fenomena yang disebut antar lapisanNuh polarisasi. Polarisasi antar lapisan direduksi menjadi akumulasi muatan listrik pada antarmuka antara dielektrik (dalam kasus dielektrik yang dibasahi, pada permukaan air yang disebarkan). Proses pembentukan polarisasi antar lapisan sangat lambat dan dapat memakan waktu beberapa menit atau bahkan berjam-jam. Oleh karena itu, peningkatan kapasitas insulasi akibat pembasahan insulasi semakin besar, semakin rendah frekuensi tegangan bolak-balik yang diterapkan pada insulasi.

KepalaKetergantungan konstanta dielektrik pada suhu. Untuk dielektrik netral ε sangat bergantung pada suhu, menurun seiring dengan peningkatan suhu karena pemuaian termal suatu zat, yaitu penurunan jumlah molekul yang dapat terpolarisasi per satuan volume suatu zat.

Dalam dielektrik dipol pada suhu rendah, ketika suatu zat memiliki viskositas tinggi, orientasi molekul dipol sepanjang medan dalam banyak kasus tidak mungkin atau, dalam hal apa pun, sulit. Ketika suhu meningkat dan viskositas menurun, kemungkinan orientasi dipol menjadi lebih mudah, sehingga menghasilkan ε meningkat secara signifikan. Pada suhu tinggi, karena peningkatan getaran termal kacau molekul, tingkat keteraturan orientasi molekul menurun, yang sekali lagi menyebabkan penurunan ε .

Pada kristal dengan polarisasi ionik, gelas, porselen, dan jenis keramik lainnya dengan kandungan fase kaca yang tinggi, konstanta dielektrik meningkat seiring dengan meningkatnya suhu.

BADAN DIELEKTRIK

BADAN DIELEKTRIK

Jika tidak, isolator, yaitu benda yang tidak menghantarkan listrik, bukanlah konduktor.

Kamus lengkap kata-kata asing yang mulai digunakan dalam bahasa Rusia., 1907 .

BADAN DIELEKTRIK

listrik non-konduktif, isolator.

, 1907 .

ISOLATOR ATAU BADAN DIELEKTRIK

secara umum, semua benda yang menghantarkan listrik dengan buruk dan berfungsi untuk mengisolasi konduktor; khususnya, nama ini mengacu pada gelas kaca atau porselen yang digunakan. pada jalur telegraf untuk mengisolasi kawat pada titik-titik pemasangannya pada kutub.

Kamus kata-kata asing yang termasuk dalam bahasa Rusia. - Pavlenkov F., 1907 .


Lihat apa itu "BADAN DIELEKTRIK" di kamus lain:

    Nama yang diberikan oleh Michael Faraday untuk benda yang tidak menghantarkan, atau, sebaliknya, menghantarkan listrik dengan buruk, seperti udara, kaca, berbagai resin, belerang, dll. Benda seperti itu disebut juga isolator. Sebelum penelitian Faraday dilakukan pada tahun 30an... ...

    Nama yang diberikan oleh Michael Faraday untuk benda-benda yang tidak menghantarkan listrik atau, dengan kata lain, menghantarkan listrik dengan buruk, seperti udara, kaca, berbagai resin, belerang, dll. Benda-benda seperti itu disebut juga isolator. Sebelum penelitian Faraday pada tahun 1930an... Ensiklopedia Brockhaus dan Efron

    Konduktor listrik yang buruk dan oleh karena itu digunakan untuk mengisolasi konduktor. Kamus kata-kata asing yang termasuk dalam bahasa Rusia. Chudinov A.N., 1910. ISOLATOR ATAU BADAN DIELEKTRIK secara umum, semua benda yang konduktifnya buruk... ... Kamus kata-kata asing dari bahasa Rusia

    Zat yang tidak dapat menghantarkan listrik dengan baik. Istilah "D." (dari bahasa Yunani diá through dan bahasa Inggris electric electric) diperkenalkan oleh M. Faraday (Lihat Faraday) untuk menunjuk zat yang melaluinya medan listrik menembus. Dalam hal apapun... ... Ensiklopedia Besar Soviet

    GELOMBANG ULTRA PENDEK- pertama kali digunakan dalam terapi Schliephake. Arus bolak-balik yang digunakan dalam diatermi dicirikan oleh frekuensi 800.000 hingga 1 juta osilasi per detik dengan panjang gelombang 300.400 m. Di kerak bumi, arus dengan frekuensi 10 ... Ensiklopedia Kedokteran Hebat

    listrik- 3,45 listrik [elektronik, elektronik yang dapat diprogram]; E/E/PE (listrik/elektronik/elektronik yang dapat diprogram; E/E/PE) berbasis teknologi listrik dan/atau elektronik dan/atau elektronik yang dapat diprogram. Sumber … Buku referensi kamus istilah dokumentasi normatif dan teknis

    Kamus Ensiklopedis F.A. Brockhaus dan I.A. Efron

    Salah satu cabang ilmu yang mempelajari fenomena kelistrikan, yang meliputi studi tentang distribusi listrik, tergantung pada keseimbangannya, pada benda dan penentuan gaya-gaya listrik yang timbul dalam hal ini. Fondasi E. diletakkan oleh pekerjaan... ... Kamus Ensiklopedis F.A. Brockhaus dan I.A. Efron

    Elektrodinamika klasik ... Wikipedia

    Elektrodinamika klasik Medan magnet solenoid Listrik Magnetisme Elektrostatika Hukum Coulomb ... Wikipedia

Buku

  • Prinsip dasar proses pengendapan kimia film dan struktur nanoelektronik, Tim penulis, Monograf menyajikan hasil pengembangan proses pengendapan uap kimia film logam dan dielektrik menggunakan bahan awal yang mudah menguap non-tradisional... Kategori: Literatur teknis Seri: Proyek integrasi SB RAS Penerbit: Perusahaan Kesatuan Negara Federal "Rumah Penerbitan SB RAS", buku elektronik(fb2, fb3, epub, mobi, pdf, html, pdb, lit, doc, rtf, txt)
  • Buku Teks Fisika Benda Padat untuk Insinyur, Gurtov V., Osaulenko R., Buku teks ini adalah presentasi kursus fisika benda padat yang sistematis dan mudah diakses, yang berisi unsur-unsur dasar fisika benda terkondensasi dan penerapannya untuk... Kategori: