Dielektriskie ķermeņi. Aktīvie dielektriķi Kā sauc no dielektriķiem izgatavotus ķermeņus?

Diriģents- tas ir ķermenis, kura iekšpusē ir pietiekami daudz brīvu elektrisko lādiņu, kas var pārvietoties elektriskā lauka ietekmē. Pielietotā elektriskā lauka ietekmē vadītājos var rasties elektriskā strāva. Visi metāli, sāļu un skābju šķīdumi, mitra augsne, cilvēku un dzīvnieku ķermeņi ir labi elektrisko lādiņu vadītāji.

Dielektrisks vai izolators- korpuss, kura iekšpusē nav brīvu elektrisko lādiņu. Izolatoros elektriskā strāva nav iespējama.

Dielektriķi ietver stiklu, plastmasu, gumiju, kartonu un gaisu. ķermeņus, kas izgatavoti no dielektriķiem, sauc par izolatoriem. Tiek destilēts pilnīgi nevadošs šķidrums, t.i. attīrīts ūdens. (jebkurš cits ūdens (krāna vai jūras ūdens) satur zināmu daudzumu piemaisījumu un ir vadītājs)

Dielektriķa polarizācija elektriskajā laukā- pozitīvo un negatīvo lādiņu pārvietošana pretējos virzienos, t.i., molekulu orientācija.

Fizikālais parametrs, kas raksturo dielektriķi, ir dielektriskā konstante. Dielektriskajai konstantei var būt dispersija.

Pie dielektriķiem pieder gaiss un citas gāzes, stikls, dažādi sveķi un noteikti arī sausa plastmasa. Ķīmiski tīrs ūdens ir arī dielektrisks.

Dielektriķus izmanto ne tikai kā izolācijas materiālus.

Vadītāji un izolatori atšķiras viens no otra ar to, kā tie vada elektrību. Vadītāji, piemēram, varš, viegli vada strāvu, bet izolatori (stikls) vada strāvu tikai pie augsta sprieguma. Strāvas daudzuma kontrolei tiek izmantoti vadītāji un izolatori. Piemēram, zibens novadītājā tiek izmantots zibens novadītājs, izraisot zibens triecienu zemē, neradot bojājumus. Izolatorus izmanto slēdžos, lai aizsargātu cilvēkus.

Ja ierīcei ir jāvada strāva, tajā ir vadi ar zemu pretestību. Lielākā daļa elektrisko vadu ir izgatavoti no metāliem, kas labi vada strāvu. Visbiežāk vadītāji ir izgatavoti no vara, šim metālam ir augsta vadītspēja (zema pretestība).

Kad strāva plūst caur vadu, tā saskaras ar pretestību. Tas izraisa vadītāja uzsilšanu. Ja elektrisko ierīci izmanto kā sildītāju, tajā ir vadi ar augstu pretestību - piemēram, tievu niķeļa vai hroma stiepli.

Vada vadītspēja un pretestība ir atkarīga no tā biezuma. Plāniem vadiem ir zema vadītspēja (augsta pretestība), salīdzinot ar bieziem vadiem, kas izgatavoti no tā paša materiāla.

Plānos vadus izmanto zemsprieguma tīklos, piemēram, tālruņos. Biezāki vadītāji ir paredzēti lielākām strāvām - piemēram, elektriskās plīts darbināšanai.

Dielektriķis ir materiāls vai viela, kas praktiski nelaiž cauri elektrisko strāvu. Šī vadītspēja ir saistīta ar nelielu elektronu un jonu skaitu. Šīs daļiņas veidojas nevadošā materiālā tikai tad, ja tiek sasniegtas augstas temperatūras īpašības. Kas ir dielektriķis, tiks apspriests šajā rakstā.

Apraksts

Katrs elektroniskais vai radiovadītājs, pusvadītājs vai uzlādēts dielektriķis laiž cauri sev elektrisko strāvu, bet dielektriķa īpatnība ir tāda, ka pat pie augstiem spriegumiem virs 550 V tajā ieplūdīs neliela strāva. Elektriskā strāva dielektrikā ir lādētu daļiņu kustība noteiktā virzienā (var būt pozitīva vai negatīva).

Strāvu veidi

Dielektriķu elektriskā vadītspēja ir balstīta uz:

• Absorbcijas strāvas ir strāva, kas plūst dielektrikā ar nemainīgu strāvu, līdz tas sasniedz līdzsvara stāvokli, mainot virzienu, kad tas ir ieslēgts un tam tiek pievadīts spriegums un kad tas tiek izslēgts. Ar maiņstrāvu spriegums dielektrikā tajā būs visu laiku, kamēr tas darbojas elektriskā lauka darbībā.
• Elektroniskā vadītspēja ir elektronu kustība lauka ietekmē.
• Jonu vadītspēja ir jonu kustība. Sastopams elektrolītu šķīdumos – sāļos, skābēs, sārmos, kā arī daudzos dielektriķos.
• Molionu elektriskā vadītspēja ir lādētu daļiņu kustība, ko sauc par molioniem. Atrodas koloidālās sistēmās, emulsijās un suspensijās. Molionu kustības fenomenu elektriskā laukā sauc par elektroforēzi.

Tos klasificē pēc to agregācijas stāvokļa un ķīmiskā rakstura. Pirmie ir sadalīti cietā, šķidrā, gāzveida un cietinātā veidā. Pamatojoties uz to ķīmisko raksturu, tos iedala organiskajos, neorganiskajos un organoelementu materiālos.

Saskaņā ar apkopošanas stāvokli:

• Gāzu elektrovadītspēja. Gāzveida vielām ir diezgan zema strāvas vadītspēja. Tas var rasties brīvi lādētu daļiņu klātbūtnē, kas parādās ārējo un iekšējo, elektronisko un jonu faktoru ietekmē: rentgena un radioaktīvais starojums, molekulu un lādētu daļiņu sadursmes, termiskie faktori.
• Šķidra dielektriķa elektrovadītspēja. Atkarības faktori: molekulārā struktūra, temperatūra, piemaisījumi, lielu elektronu un jonu lādiņu klātbūtne. Šķidru dielektriķu elektrovadītspēja lielā mērā ir atkarīga no mitruma un piemaisījumu klātbūtnes. Elektrības vadītspēja polārajās vielās tiek radīta arī, izmantojot šķidrumu ar disociētiem joniem. Salīdzinot polāros un nepolāros šķidrumus, pirmajiem ir skaidra priekšrocība vadītspējas ziņā. Ja jūs attīrāt šķidrumu no piemaisījumiem, tas palīdzēs samazināt tā vadītspējas īpašības. Palielinoties vadītspējai un temperatūrai, samazinās tā viskozitāte, kā rezultātā palielinās jonu mobilitāte.
• Cietie dielektriķi. To elektrovadītspēju nosaka lādētu dielektrisko daļiņu un piemaisījumu kustība. Spēcīgos elektriskās strāvas laukos tiek atklāta elektriskā vadītspēja.

Dielektriķu fizikālās īpašības

Ja materiāla īpatnējā pretestība ir mazāka par 10-5 Ohm*m, tos var klasificēt kā vadītājus. Ja vairāk par 108 Ohm*m - uz dielektriķiem. Var būt gadījumi, kad pretestība būs vairākas reizes lielāka par vadītāja pretestību. Diapazonā 10-5-108 Ohm*m ir pusvadītājs. Metāla materiāls ir lielisks elektriskās strāvas vadītājs.

No visas periodiskās tabulas tikai 25 elementi ir klasificēti kā nemetāli, un 12 no tiem var būt pusvadītāju īpašības. Bet, protams, papildus tabulā norādītajām vielām ir daudz vairāk sakausējumu, kompozīciju vai ķīmisku savienojumu ar vadītāja, pusvadītāja vai dielektriķa īpašībām. Pamatojoties uz to, ir grūti novilkt noteiktu robežu starp dažādu vielu vērtībām un to pretestību. Piemēram, pie pazemināta temperatūras faktora pusvadītājs darbosies kā dielektrisks.

Pieteikums

Nevadošu materiālu izmantošana ir ļoti plaša, jo tā ir viena no populārākajām elektrisko komponentu klasēm. Ir kļuvis pilnīgi skaidrs, ka tos var izmantot to īpašību dēļ aktīvā un pasīvā formā.

Pasīvajā formā dielektriķu īpašības tiek izmantotas izmantošanai elektroizolācijas materiālos.

Aktīvā formā tos izmanto feroelektrikā, kā arī lāzera izstarotāju materiālos.

Pamata dielektriķi

Bieži sastopamie veidi ir šādi:

• Stikls.
• Gumija.
• Eļļa.
• Asfalts.
• Porcelāns.
• Kvarcs.
• Gaiss.
• Dimants.
• Tīrs ūdens.
• Plastmasa.

Kas ir šķidrs dielektriķis?

Šāda veida polarizācija notiek elektriskās strāvas laukā. Materiālu liešanas vai impregnēšanas tehnoloģijās izmanto šķidras nevadošas vielas. Ir 3 šķidro dielektriķu klases:

Naftas eļļas ir nedaudz viskozas un pārsvarā nepolāras. Tos bieži izmanto augstsprieguma iekārtās: augstsprieguma ūdenī. ir nepolārs dielektriķis. Kabeļeļļa ir atradusi pielietojumu izolācijas papīra vadu impregnēšanai ar spriegumu līdz 40 kV, kā arī metāla bāzes pārklājumiem ar strāvu virs 120 kV. Transformatoru eļļai ir tīrāka struktūra nekā kondensatoreļļai. Šāda veida dielektriķi plaši izmanto ražošanā, neskatoties uz augstajām izmaksām salīdzinājumā ar analogām vielām un materiāliem.

Kas ir sintētiskais dielektriķis? Šobrīd tas ir aizliegts gandrīz visur augstās toksicitātes dēļ, jo tiek ražots uz hlorētā oglekļa bāzes. Un šķidrais dielektriķis, kura pamatā ir organiskais silīcijs, ir drošs un videi draudzīgs. Šis tips neizraisa metāla rūsu un tam ir zemas higroskopiskās īpašības. Ir sašķidrināts dielektriķis, kas satur fluororganisko savienojumu, kas ir īpaši populārs tā neuzliesmojamības, termisko īpašību un oksidatīvās stabilitātes dēļ.

Un pēdējais veids ir augu eļļas. Tie ir vāji polāri dielektriķi, tostarp lini, ritentiņš, tunga un kaņepes. Rīcineļļa ir ļoti karsta un tiek izmantota papīra kondensatoros. Atlikušās eļļas ir iztvaikojamas. Iztvaikošanu tajos neizraisa dabiska iztvaikošana, bet gan ķīmiska reakcija, ko sauc par polimerizāciju. Aktīvi izmanto emaljās un krāsās.

Secinājums

Rakstā detalizēti tika apspriests, kas ir dielektriķis. Tika minēti dažādi veidi un to īpašības. Protams, lai izprastu to īpašību smalkumus, jums būs padziļināti jāizpēta fizikas sadaļa par tiem.

Vadītājs ir ķermenis, kas satur pietiekamu daudzumu brīvu elektrisko lādiņu, kas var kustēties elektriskā lauka ietekmē.
Pielietotā elektriskā lauka ietekmē vadītājos var rasties elektriskā strāva.
Visi metāli, sāļu un skābju šķīdumi, mitra augsne, cilvēku un dzīvnieku ķermeņi ir labi elektrisko lādiņu vadītāji.

Izolators (vai dielektrisks) ir korpuss, kura iekšpusē nav brīvu elektrisko lādiņu.
Izolatoros elektriskā strāva nav iespējama.
Dielektriķi ietver stiklu, plastmasu, gumiju, kartonu un gaisu. ķermeņus, kas izgatavoti no dielektriķiem, sauc par izolatoriem.
Tiek destilēts pilnīgi nevadošs šķidrums, t.i. attīrīts ūdens,
(jebkurš cits ūdens (krāna vai jūras) satur zināmu daudzumu piemaisījumu un ir vadītājs)

ELEKTROSTRAVA METĀLOS

Metālā vienmēr ir liels brīvo elektronu skaits.
Elektriskā strāva metāla vadītājos ir sakārtota brīvo elektronu kustība elektriskā lauka ietekmē, ko rada strāvas avots.

ELEKTROSTRAVA ŠĶIDRUMOS

Sāļu un skābju šķīdumi, kā arī parasts ūdens (izņemot destilētu) var vadīt elektrisko strāvu.
Šķīdumu, kas var vadīt elektrisko strāvu, sauc par elektrolītu.
Šķīdumā šķīdinātāja iedarbībā izšķīdušās vielas molekulas tiek pārvērstas pozitīvos un negatīvos jonos. Šķīdumam pielietotā elektriskā lauka ietekmē joni var pārvietoties: negatīvie joni - uz pozitīvo elektrodu, pozitīvie joni - uz negatīvo elektrodu.
Elektrolītā rodas elektriskā strāva.
Kad strāva iet caur elektrolītu, uz elektrodiem izdalās tīras šķīdumā esošās vielas. Šo parādību sauc par elektrolīzi
Elektriskās strāvas darbības rezultātā elektrolītā notiek neatgriezeniskas ķīmiskas izmaiņas, un, lai turpmāk uzturētu elektrisko strāvu, tā jāaizstāj ar jaunu.

INTERESANTI

17. gadsimtā, pēc tam, kad Viljams Gilberts konstatēja, ka daudziem ķermeņiem ir iespēja elektrizēties, kad tos berzē, zinātnē tika uzskatīts, ka visi ķermeņi elektrifikācijas ziņā ir sadalīti divos veidos: ķermeņi, kas var tikt elektrificēti berzes rezultātā, un ķermeņi, kas var elektrizēties. nav elektrificēti berzes dēļ.
Tikai 18. gadsimta pirmajā pusē tika atklāts, ka dažiem ķermeņiem piemīt arī spēja sadalīt elektrību. Pirmos eksperimentus šajā virzienā veica angļu fiziķis Grejs. 1729. gadā Grejs atklāja elektrovadītspējas fenomenu. Viņš konstatēja, ka elektrību no viena ķermeņa uz otru var pārnest caur metāla stiepli. Elektrība neizplatījās pa zīda pavedienu. Tas bija Grejs, kurš sadalīja vielas elektrības vadītājos un nevadītājos. Tikai 1739. gadā beidzot tika noteikts, ka visi ķermeņi ir jāsadala vadītājos un dielektriķos.
___

Līdz 19. gadsimta sākumam kļuva zināms, ka elektrisko zivju izlāde iet caur metāliem, bet neiziet cauri stiklam un gaisam.

VAI TU ZINI

Galvanostēģija.

Objektu pārklāšanu ar metāla slāni, izmantojot elektrolīzi, sauc par galvanizāciju. Metalizēt var ne tikai metāla priekšmetus, bet arī koka priekšmetus, augu lapas, mežģīnes, beigtus kukaiņus. Vispirms jums ir jāpadara šie priekšmeti cieti, un, lai to izdarītu, kādu laiku turiet tos izkausētā vaskā.
Pēc tam vienmērīgi pārklājiet tos ar grafīta kārtu (piemēram, berzējot ar zīmuļa vadu), lai padarītu tos vadošus, un nolaidiet tos kā elektrodu galvaniskā elektrolīta vannā, kādu laiku caur to izlaižot elektrību. strāva. Pēc kāda laika šķīdumā esošais metāls izdalīsies uz šī elektroda un vienmērīgi noklās objektu.

Arheoloģiskie izrakumi, kas datējami ar Partiju karaļvalsts laikiem, ļauj pieņemt, ka jau pirms diviem tūkstošiem gadu tika veikta izstrādājumu zeltīšana un sudraba galvanizācija!
Par to liecina arī Ēģiptes faraonu kapenēs veiktie atradumi.

EKSPERIMENTI AR ELEKTROLĪTIEM

1. Ja ņemat vara sulfāta šķīdumu, saliekat elektrisko ķēdi un iegremdējat šķīdumā elektrodus (grafīta stieņus no zīmuļa), iedegsies spuldze. Ir strāva!
Atkārtojiet eksperimentu, nomainot elektrodu, kas savienots ar akumulatora negatīvu, ar alumīnija pogu. Pēc kāda laika tas kļūs “zelts”, t.i. tiks pārklāts ar vara slāni. Tas ir galvanostēģijas fenomens.

2. Mums būs nepieciešams: glāze ar stipru galda sāls šķīdumu, lukturīšu baterija, divi aptuveni 10 cm gari vara stieples gabali Notīriet stieples galus ar smalku smilšpapīru. Pievienojiet vienu vada galu katram akumulatora polam. Iemērciet vadu brīvos galus glāzē ar šķīdumu. Blakus nolaistajiem stieples galiem paceļas burbuļi!

DARI PATS!

1. Izgatavojiet mērierīci - testeri, lai noteiktu, vai viela ir elektriskās strāvas vadītājs. Lai to izdarītu, jums ir nepieciešams akumulators, zibspuldzes lampa un savienojošie vadi. Aizveriet samontēto elektrisko ķēdi pētāmajam vadītājam un noskaidrojiet, vai viela ir vadītājs, ņemot vērā lampas spīduma klātbūtni vai neesamību.

2. Varat demonstrēt brīvo elektrisko lādiņu klātbūtni šķidrumā šādi: savienojiet metāla tējkannu un alumīnija stiklu no kalorimetra ar vadītājiem ar galvanometru. Ielejiet tējkannā ūdeni un izšķīdiniet tajā nedaudz sāls. Sāciet ielejiet sālsūdeni no tējkannas tievā strūklā, un galvanometrs parādīs elektriskās strāvas klātbūtni. Mainot strūklas garumu un biezumu, uzraugiet strāvas stipruma izmaiņas.

Uzstādot zemējumu, ir labi ierakt vadu līdz 2,5 m dziļumam. Tomēr lauka apstākļos
tas ne vienmēr ir iespējams. Tāpēc zemēšana bieži tiek veikta zemē iedurtas tapas veidā. Kāpēc šajā gadījumā ir lietderīgi laistīt zemējuma vietu ar sālsūdeni?

NĒ-ES-I!

Ja elektroinstalācijās izceļas ugunsgrēks, nekavējoties jāizslēdz slēdzis. Elektriskās strāvas izraisītu ugunsgrēku NEVAR nodzēst ar ūdeni vai parasto ugunsdzēšamo aparātu, jo ūdens straume ir vadītājs un var atkal aizvērt ķēdi un atjaunot ugunsgrēka cēloni. Šajā gadījumā ir nepieciešams izmantot sausas smiltis vai smilšu strūklas ugunsdzēšamo aparātu.

CILVĒKA ĶERMENIS IR ELEKTRĪBAS VADĪTĀJS

Ja cilvēks nejauši kļūst enerģisks, var rasties traumas vai pat nāve.

Strādājot ar elektriskām ķēdēm, NEDRĪKST:
- Jūs nevarat vienlaikus pieskarties tukšiem vadiem ar abām rokām.
- neaiztieciet kailu stiepli, stāvot uz zemes vai uz mitras (pat cementa vai koka) grīdas.
- Neizmantojiet bojātas elektroierīces.
- jūs nevarat salabot elektrisko ierīci, neatvienojot to no strāvas avota.

Pirmā palīdzība elektrošoka cietušajam.

Nereti cilvēks pats nevar atbrīvoties no strāvu vadošiem vadiem, jo... Elektriskā strāva izraisa konvulsīvas muskuļu kontrakcijas, vai arī cietušais zaudē samaņu. Vispirms persona ir jāatvieno no strāvas vadiem. Lai to izdarītu, jums ir jāizslēdz strāva vai jāatskrūvē drošinātāji, kas atrodas netālu no skaitītāja. Ja slēdzis atrodas tālu, izmantojiet koka nūju (nevadošu priekšmetu), lai to atvilktu no stieples. Zem kājām jābūt izolējošai virsmai: gumijas paklājiņam, sausiem dēļiem vai linolejam. Atraut cietušo no vadiem var tikai ar kailām rokām aiz sausa apģērba galiem un ar vienu roku. Nepieskarieties tiem, kas savienoti ar zemi. vadošie objekti!
Tad cietušais jānoliek uz muguras un jāizsauc ārsts.

Nebāz ligzdā pirkstus, vēlāk tie noderēs!

DEFINĪCIJA, MĒRĶIS UN KLASIFIKĀCIJA

ELEKTRISKIE IZOLĒCIJAS MATERIĀLI

Dielektriķi- vielas, kurās elektrostatiskie lauki var pastāvēt ilgu laiku. Šie materiāli, atšķirībā no vadošajiem, praktiski nevada elektrisko strāvu tiem pielietota pastāvīga sprieguma ietekmē.

Elektriskās izolācijas mērķis galvenokārt ir novērst strāvas pāreju pa ceļiem, kas nav vēlami elektriskās ierīces darbībai. Turklāt dielektriķi elektriskajās ierīcēs, jo īpaši kondensatoros, spēlē aktīvu lomu, nodrošinot nepieciešamo kapacitāti.

Dipola dielektriķi ir tie, kuru molekulas telpā ir izvietotas asimetriski; tiem parasti ir augstāka dielektriskā konstante nekā neitrālajiem dielektriķiem. Dipola dielektriķi ir higroskopiskāki un tos vieglāk samitrina ūdens nekā neitrālie.

Dielektriķus iedala arī heteropolārs (jonu), kuru molekulas salīdzinoši viegli sadalās pretēji lādētās daļās (joni) un homeopolāri, nesadalās jonos.

Pamatojoties uz to ķīmisko sastāvu, elektriskos izolācijas materiālus iedala organisks, V kuru sastāvā ietilpst ogleklis, un tālāk neorganiska, nesatur oglekli. Parasti, neorganiskajiem materiāliem ir augstāka karstumizturība, nekā organiski.

DIELEKTRIKU ELEKTRISKĀ VADĪTĪBA

Pēc sava mērķa dielektriķi, kas atrodas pastāvīga sprieguma ietekmē, vispār nedrīkst ļaut strāvai iziet, t.i., tiem jābūt nediriģenti. Taču visi praktiski izmantotie elektroizolācijas materiāli, pieliekot pastāvīgu spriegumu, izlaiž kādu nenozīmīgu strāvu, t.s. noplūdes strāva. Tādējādi elektrisko izolācijas materiālu pretestība nav bezgalīga, lai gan tā ir ļoti liela.

Pretestība izolācijas sekcija ir vienāda ar šai izolācijas sekcijai pielietotā līdzstrāvas sprieguma attiecību U (voltos) līdz noplūdes strāvai es(ampēros), izmantojot šo sadaļu:

Izolācijas vadītspēja

.

Atšķirt tilpuma pretestība izolācija R V , skaitliski nosakot izolācijas radīto šķērsli strāvas pārejai caur tās biezumu, un virsmas pretestībaR S definējot šķērsli strāvas pārejai pa izolācijas virsmu un raksturojot dielektriķa virsmas slāņa paaugstinātas vadītspējas esamību mitruma, piesārņojuma utt. dēļ.

Impedance izolāciju definē kā divu pretestību, kas paralēli savienotas starp elektrodiem, tilpumu un virsmu, rezultāts:

Plakanai izolācijas daļai ar šķērsgriezumu S[cm 2 ] un biezumu h[cm] tilpuma pretestība (izņemot malu ietekmi) ir vienāda ar:

.

Skaitliski ρ V vienāds ar pretestību (omos) kubam ar malu 1 cm konkrēta materiāla, ja strāva iet caur divām pretējām kuba malām:

.

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

Tilpuma pretestības apgrieztā vērtība

,

sauca īpatnējā tilpuma vadītspēja materiāls.

Vērtības ρ V praktiski izmantotie cietie un šķidrie elektroizolācijas materiāli ir aptuveni no 10 8 līdz 10 10 Ohm∙cm salīdzinoši zemas kvalitātes materiāliem, ko izmanto nesvarīgos gadījumos (koks, marmors, azbestcements utt.) līdz 10 16 -10 18 Ohm∙cm tādiem materiāliem kā dzintars, polistirols, polietilēns utt. Nejonizētām gāzēm ρ V apmēram 10 19–10 20 Ohm∙cm Kvalitatīva cieta dielektriķa un laba vadītāja pretestības attiecību (normālā temperatūrā) izsaka ar kolosālu skaitli - apmēram 10 22 -10 24.

Īpatnējā virsmas pretestībaρ S raksturo elektroizolācijas materiāla īpašību radīt virsmas pretestību no tā izgatavotajā izolācijā. Virsmas pretestība (neņemot vērā malu ietekmi) starp elektrodiem ar paralēlām taisnām garuma malām b, atrodas attālumā viens no otra A, izslēdzot tilpuma noplūdes strāvu caur materiāla biezumu, tas ir vienāds ar , Kur .

Lielums ρ S skaitliski vienāds ar kvadrāta (jebkura izmēra) pretestību uz dotā materiāla virsmas , ja strāva tiek piegādāta elektrodiem, kas ierobežo šī kvadrāta divas pretējās malas .

Dielektriķu elektriskās vadītspējas fizikālā būtība

Dielektriķu elektrovadītspēja ir izskaidrojama ar brīvu (t.i., kas nav saistītas ar noteiktām molekulām un spēj kustēties pielietota elektriskā lauka ietekmē) lādētu daļiņu: jonu, molu (koloidālo daļiņu) un dažreiz elektronu klātbūtni.

Tipiskākais lielākajai daļai elektroizolācijas materiālu jonu vadītspēja. Jāņem vērā, ka dažos gadījumos dielektriķa galvenā viela tiek pakļauta elektrolīzei; Piemērs ir stikls, kurā, pateicoties tā caurspīdīgumam, var tieši novērot elektrolīzes produktu izdalīšanos. Kad tiešā strāva tiek izlaista caur stiklu, karsējot, lai samazinātu vadītspēju, pie katoda veidojas raksturīgi kokiem līdzīgi nogulsnes (“dendrīti”) no metāliem, kas veido stiklu, galvenokārt nātrija. Vēl biežāk tiek novēroti gadījumi, kad dielektriķa galvenās vielas molekulām nav iespēju viegli jonizēties, bet jonu elektrovadītspēja rodas dielektrikā gandrīz neizbēgami esošo piemaisījumu - mitruma, sāļu, skābju piemaisījumu dēļ, sārmi utt. Pat ļoti mazi, dažreiz ar piemaisījumiem, kurus ir grūti noteikt ar ķīmisko analīzi, var būtiski ietekmēt vielas vadītspēju; Tāpēc dielektriķu ražošanā un vispār elektroizolācijas tehnoloģijā tik svarīga ir izejvielu tīrība un darba vietas tīrība. Dielektrikā ar jonu vadītspēju stingri tiek ievērots Faradeja likums, t.i., proporcionalitāte starp elektrības daudzumu, kas iziet caur izolāciju (pie nemainīgas strāvas) un vielas daudzumu, kas izdalās elektrolīzes laikā.

Palielinoties temperatūra Elektrisko izolācijas materiālu pretestība, kā likums, ir ievērojami samazināta. Acīmredzot elektroizolācijas darbības apstākļi kļūst smagāki. Gluži pretēji, zemā temperatūrā pat ļoti slikti dielektriķi iegūst augstas vērtības ρ V .

Pat neliela ūdens daudzuma klātbūtne var ievērojami samazināties ρ V dielektrisks. Tas izskaidrojams ar to, ka ūdenī esošie piemaisījumi sadalās jonos vai arī ūdens klātbūtne var veicināt pašas vielas molekulu disociāciju. Tādējādi elektroizolācijas darbības apstākļi kļūst grūtāki, kad hidratācija. Mitrināšana ļoti spēcīgi ietekmē izmaiņas ρ Všķiedraini un daži citi materiāli, kuros mitrums gar šķiedrām var veidot nepārtrauktas plēves - “tiltus”, kas iekļūst visā dielektrikā no viena elektroda uz otru.

Lai aizsargātu pret mitrumu pēc žāvēšanas, higroskopiskus materiālus piesūcina vai pārklāj ar nehigroskopiskām lakām, savienojumiem utt. žāvēšana elektroizolācija, no tās tiek noņemts mitrums, un tā pretestība palielinās. Tāpēc, paaugstinoties temperatūrai ρ V samitrinātais materiāls sākumā var pat augt (ja mitruma izvadīšanas efekts atsver temperatūras paaugstināšanās efektu), un tikai pēc ievērojamas mitruma daļas noņemšanas sākas pazemināšanās. ρ V .

Izolācijas pretestība var samazināties līdz ar sprieguma pieaugums, kam ir būtiska praktiska nozīme: mērot izolācijas pretestību (mašīnas, kabeļa, kondensatora u.c.) pie sprieguma, kas ir zemāks par darba spriegumu, varam iegūt pārvērtētu pretestības vērtību.

Atkarība R no sprieguma vērtību izskaidro vairāki iemesli:

kosmosa lādiņu veidošanās dielektrikā;

slikts kontakts starp elektrodiem un izmērīto izolāciju utt.

Pie pietiekami augsta sprieguma elektronus var atbrīvot elektriskā lauka spēki; šajā gadījumā radītā papildu elektroniskā vadītspēja izraisa ievērojamu kopējās elektrovadītspējas pieaugumu. Šī parādība notiek pirms dielektriskā sadalījuma attīstības.

Ja cietam dielektriķim tiek pielikts pastāvīgs spriegums, vairumā gadījumu strāva laika gaitā pakāpeniski samazinās, asimptotiski tuvojoties noteiktai līdzsvara stāvokļa vērtībai. Tādējādi pakāpeniski palielinās dielektriķa vadītspēja un samazinās pretestība. Vadāmības izmaiņas laika gaitā ir saistītas ar kosmosa lādiņu veidošanās ietekmi, ar elektrolīzes procesiem dielektrikā un citiem iemesliem.

Īpatnējās virsmas pretestības izmaiņu raksturs ρ S dielektriķi no dažādiem faktoriem (temperatūra, mitrums, spriegums, sprieguma iedarbības laiks) ir līdzīgs izmaiņu raksturam ρ V apspriests iepriekš. Lielums ρ S higroskopiskie dielektriķi ir ļoti jutīgi pret mitrumu.

Dielektriķu polarizācija

Dielektriķu vissvarīgākā īpašība ir to spēja polarizēties ārēji pielietota elektriskā sprieguma ietekmē. Polarizācija izpaužas kā dielektriķa lādētu materiāla daļiņu telpiskā stāvokļa maiņa, un dielektriķis iegūst inducētais elektriskais griezes moments, un tajā veidojas elektriskais lādiņš. Ja ņemam vērā kādu izolācijas posmu ar elektrodiem, kuriem tiek pielikts spriegums U [V], tad šīs sadaļas maksa J [Cl] nosaka izteiksme

J= C.U. .

Šeit AR ir noteiktas izolācijas sekcijas kapacitāte, ko mēra farados (f).

Izolācijas jauda ir atkarīga gan no materiāla (dielektriskā), gan no izolācijas ģeometriskajiem izmēriem un konfigurācijas.

Dotā dielektriķa spēju veidot elektrisko kapacitāti sauc par to dielektriskā konstante un ir norādīts ε . Lielums ε vakuums tiek pieņemts kā viens.

Ļaujiet AR O- patvaļīgas formas un izmēra vakuuma kondensatora kapacitāte. Ja, nemainot kondensatora plākšņu izmēru, formu un relatīvo stāvokli, atstarpi starp plāksnēm piepilda ar materiālu ar dielektrisko konstanti ε , tad kondensatora kapacitāte palielināsies un sasniegs vērtību

C=ε C O .

Tādējādi vielas dielektriskā konstante ir skaitlis, kas parāda, cik reižu palielināsies vakuuma kondensatora kapacitāte, ja, nemainot kondensatora elektrodu izmēru un formu, vieta starp elektrodiem tiek aizpildīta ar noteiktu vielu. Noteiktu ģeometrisko izmēru un formas kondensatora kapacitāte ir tieši proporcionāla ε dielektrisks.

Dielektriskās konstantes vērtība ir iekļauta daudzos elektrostatikas pamatvienādojumos. Jā, saskaņā ar likumu kulons lieluma divu punktu elektrisko lādiņu savstarpējas atgrūšanas spēks J 1 un J 2 (absolūtās lādiņa vienības), kas atrodas vidē ar dielektrisko konstanti ε attālumā viens no otra h[cm] , ir:

Dielektriskā konstante ir bezizmēra lielums. Gāzēm tas ir ļoti tuvu 1. Tātad, gaisam normālos apstākļos ε= 1,00058. Lielākajai daļai šķidro un cieto elektroizolācijas materiālu ε – pēc vairākām vienībām, retāk desmitiem un ļoti reti pārsniedz 100. Dažām īpašas klases vielām - feroelektriķiem - noteiktos apstākļos ir ārkārtīgi augstas dielektriskās konstantes vērtības.

Polarizācijas fiziskā būtība

Polarizāciju, tāpat kā vadītspēju, izraisa elektrisko lādiņu kustība telpā. Atšķirības starp šīm divām parādībām:

polarizācija izraisa nobīdi saistīti ar noteiktām lādiņu molekulām, kas nevar iziet ārpus dotās molekulas robežām, savukārt vadītspēju rada brīvo lādiņu kustība (drift), kas dielektrikā var pārvietoties samērā lielā attālumā;

polarizācijas nobīde - elastīga lādiņu nobīde; pārtraucot dielektriķim pievadīto spriegumu, pārvietotajiem lādiņiem ir tendence atgriezties sākotnējās pozīcijās, kas nav raksturīgi vadītspējai;

homogēna materiāla polarizācija notiek gandrīz visās dielektriķu molekulās, savukārt dielektriķu elektrisko vadītspēju bieži nosaka neliela piemaisījumu (piesārņotāju) klātbūtne.

Kamēr vadīšanas strāva pastāv tik ilgi, kamēr dielektriķim tiek pielikts pastāvīgs spriegums no ārpuses, nobīdes strāva (kapacitatīvā strāva) notiek tikai tad, kad tiek ieslēgts vai izslēgts tiešspriegums, vai pat tad, ja mainās pielietotā sprieguma lielums; ilgu laiku kapacitatīvā strāva ir tikai dielektrikā zem ietekmes maiņspriegums.

Tipiskākie polarizācijas veidi ir elektroniskā, jonu un dipola.

Elektroniskā polarizācija- elektronu orbītu nobīde attiecībā pret atoma kodolu. Elektroniskā polarizācija, kad tiek pielietots ārējs elektriskais lauks, notiek ārkārtīgi īsā laikā (apmēram 10-15 sek).

Jonu polarizācija(jonu dielektriķiem) - jonu, kas veido molekulu, pārvietošanās viens pret otru. Šī polarizācija notiek periodos, kas ir garāki nekā elektroniskā polarizācija, bet arī ļoti īsos periodos - apmēram 10 -13 sekundes.

Elektroniskā un jonu polarizācija - šķirnes deformācijas polarizācija, attēlo lādiņu nobīdi attiecībā pret otru ārējā elektriskā lauka virzienā.

Dipola (orientācijas) polarizācija nonāk līdz vielas dipola molekulu rotācijai (orientācijai). Šī polarizācija ir skaitliski liela salīdzinājumā ar deformācijas polarizāciju un notiek pilnīgi laika intervālos, kas dažādu vielu molekulām ir atšķirīgi, bet ievērojami garāki par deformācijas polarizācijas ilgumu.

Ir skaidrs, ka neitrālos dielektriķos var notikt tikai deformācijas polarizācija. Šiem dielektriķiem ir salīdzinoši zema dielektriskā konstante (piemēram, šķidriem un cietiem ogļūdeņražiem ε apmēram 1,9-2,8).

1.1. tabula

Dažu vielu dielektriskā konstante

Dipola dielektriķiem, kuros papildus deformācijas polarizācijai tiek novērota arī orientācijas polarizācija, ir lielākas dielektriskās konstantes vērtības, salīdzinot ar neitrālajiem dielektriķiem, un dipolu dielektriķos, piemēram, ūdenim, ε = 82.

Dipola vielas dielektriskā konstante, vispārīgi runājot, ir lielāka, jo mazāks ir molekulas izmērs (vai molekulmasa). Jā, diezgan liels ε ūdens ir saistīts ar tā molekulas ļoti mazo izmēru.

Dielektriskās konstantes atkarība no frekvences. Tā kā deformācijas polarizācijas izveidošanās laiks ir ļoti īss, salīdzinot ar sprieguma zīmes izmaiņu laiku pat pie augstākajām mūsdienu radioelektronikā izmantotajām frekvencēm, tad neitrālo dielektriķu polarizāciju izdodas pilnībā noteikt laikā, ko iespējams. novārtā, salīdzinot ar maiņstrāvas sprieguma pusperiodu. Tāpēc būtiskas atkarības praktiski nav ε no frekvences neitrālie dielektriķi to nedara.

Dipola dielektriķiem, palielinoties mainīgā sprieguma frekvencei, vērtība ε sākumā arī paliek nemainīgs, bet sākot no noteikta kritiskā frekvence, kad polarizācijai nav laika pilnībā nostiprināties vienā pusciklā, ε sāk samazināties, ļoti augstās frekvencēs tuvojoties neitrālajiem dielektriķiem raksturīgajām vērtībām; Paaugstinoties temperatūrai, palielinās kritiskā frekvence.

Strauji iekšā nehomogēni dielektriķi, jo īpaši dielektriķos ar ūdens ieslēgumiem parādība ts starpslānisNoa polarizācija. Starpslāņu polarizācija ir samazināta līdz elektrisko lādiņu uzkrāšanai saskarnēs starp dielektriķiem (samitrina dielektriķa gadījumā uz izkliedētā ūdens virsmas). Starpslāņu polarizācijas noteikšanas procesi ir ļoti lēni un var notikt minūšu un pat stundu laikā. Tāpēc izolācijas jaudas pieaugums pēdējās mitrināšanas dēļ ir lielāks, jo zemāka ir izolācijai pievadītā maiņstrāvas sprieguma frekvence.

GalvaDielektriskās konstantes atkarība no temperatūras. Neitrāliem dielektriķiem ε vāji atkarīgs no temperatūras, samazinoties, pēdējai palielinoties vielas termiskās izplešanās dēļ, t.i., samazinoties polarizējošo molekulu skaitam uz vielas tilpuma vienību.

Dipola dielektriķos zemā temperatūrā, kad vielai ir augsta viskozitāte, dipola molekulu orientācija pa lauku vairumā gadījumu ir neiespējama vai jebkurā gadījumā apgrūtināta. Paaugstinoties temperatūrai un samazinoties viskozitātei, dipola orientācijas iespēja kļūst vieglāka, kā rezultātā ε ievērojami palielinās. Augstās temperatūrās, palielinot molekulu termiskās haotiskās termiskās vibrācijas, samazinās molekulārās orientācijas sakārtotības pakāpe, kas atkal noved pie samazināšanās. ε .

Kristālos ar jonu polarizāciju, glāzēs, porcelānā un citos keramikas veidos ar augstu stiklveida fāzes saturu dielektriskā konstante palielinās, palielinoties temperatūrai.

DIELEKTRISKIE ĶERMEŅI

DIELEKTRISKIE ĶERMEŅI

Pretējā gadījumā izolatori, t.i., korpusi, kas nevada elektrību, nav vadītāji.

Pilnīga svešvārdu vārdnīca, kas ir ieviesta krievu valodā - Popovs M., 1907 .

DIELEKTRISKIE ĶERMEŅI

nevadoša elektrība, izolatori.

, 1907 .

IZOLATORI VAI DIELEKTRISKIE KOMPRESSI

kopumā visi korpusi, kas slikti vada elektrību un kalpo vadītāju izolācijai; jo īpaši šis nosaukums attiecas uz izmantotajām stikla vai porcelāna glāzēm. uz telegrāfa līnijas, lai izolētu vadu vietās, kur tas ir piestiprināts pie poliem.

Krievu valodā iekļauto svešvārdu vārdnīca - Pavlenkov F., 1907 .

Skatiet, kas ir "DIELEKTRISKIE ĶERMEŅI" citās vārdnīcās:

Maikla Faradeja dotais nosaukums ķermeņiem, kas nevada vai citādi slikti vada elektrību, piemēram, gaiss, stikls, dažādi sveķi, sērs utt. Šādus ķermeņus sauc arī par izolatoriem. Pirms Faradeja pētījumiem, kas veikti 30. gados......

Maikla Faradeja dotais nosaukums ķermeņiem, kas nevada vai, citiem vārdiem sakot, slikti vada elektrību, piemēram, gaiss, stikls, dažādi sveķi, sērs u.c. Šādus ķermeņus sauc arī par izolatoriem. Pirms Faradeja pētījumiem 30. gados...... Brokhausa un Efrona enciklopēdija

Slikti elektrības vadītāji, tāpēc tos izmanto vadītāju izolēšanai. Krievu valodā iekļauto svešvārdu vārdnīca. Čudinovs A.N., 1910. IZOLĀCIJAS VAI DIELEKTRISKIE ĶERMEŅI kopumā, visi ķermeņi, kas slikti vada... ... Krievu valodas svešvārdu vārdnīca

Vielas, kas slikti vada elektrību. Termins "D." (no grieķu diá caur un angļu elektriskā elektriskā) ieviesa M. Faradejs (sk. Faraday), lai apzīmētu vielas, caur kurām iekļūst elektriskie lauki. Jebkurā vielā...... Lielā padomju enciklopēdija

ULTRAĪSVIĻŅI- pirmo reizi tika izmantoti Schliephake terapijā. Diatermijā izmantotajām maiņstrāvām ir raksturīga frekvence no 800 000 līdz 1 miljonam svārstību sekundē ar viļņa garumu 300 400 m Garozā strāvas ar frekvenci 10 ... Lielā medicīnas enciklopēdija

elektrisks- 3,45 elektriskā [elektroniska, programmējama elektroniska]; E/E/PE (elektriskā/elektroniskā/programmējamā elektroniskā; E/E/PE), kuras pamatā ir elektriskā un/vai elektroniskā un/vai programmējamā elektroniskā tehnoloģija. Avots… Normatīvās un tehniskās dokumentācijas terminu vārdnīca-uzziņu grāmata

Enciklopēdiskā vārdnīca F.A. Brokhauss un I.A. Efrons

Viena no elektrisko parādību izpētes nozarēm, kas ietver elektroenerģijas sadales izpēti, ievērojot tās līdzsvaru, uz ķermeņiem un to elektrisko spēku noteikšanu, kas rodas šajā gadījumā. E. pamatus ielika darbs...... Enciklopēdiskā vārdnīca F.A. Brokhauss un I.A. Efrons

Klasiskā elektrodinamika ... Wikipedia

Klasiskā elektrodinamika Solenoīda magnētiskais lauks Elektrība Magnētisms Elektrostatika Kulona likums ... Wikipedia

Grāmatas

• Filmu un konstrukciju ķīmiskās pārklāšanas procesu pamatprincipi nanoelektronikai, Autoru grupa, Monogrāfijā ir sniegti metālu un dielektrisko plēvju ķīmiskās tvaiku pārklāšanas procesu izstrādes rezultāti, izmantojot netradicionālus gaistošus izejmateriālus... Kategorija: Tehniskā literatūra Sērija: SB RAS integrācijas projekti Izdevējs: Federālais valsts vienotais uzņēmums "Izdevniecība SB RAS", e-grāmata(fb2, fb3, epub, mobi, pdf, html, pdb, lit, doc, rtf, txt)
• Cietvielu fizikas mācību grāmata inženieriem, Gurtovs V., Osaulenko R., Mācību grāmata ir sistemātiska un pieejama cietvielu fizikas kursa prezentācija, kas satur kondensēto vielu fizikas pamatelementus un to pielietojumu... Kategorija: