Corpos dielétricos. Dielétricos ativos Quais são os nomes dos corpos feitos de dielétricos?

Condutor- este é um corpo que contém em seu interior um número suficiente de cargas elétricas livres que podem se mover sob a influência de um campo elétrico. Uma corrente elétrica pode surgir em condutores sob a influência de um campo elétrico aplicado. Todos os metais, soluções de sais e ácidos, solo úmido, corpos humanos e animais são bons condutores de cargas elétricas.

Dielétrico ou isolante- um corpo que não contém cargas elétricas livres em seu interior. A corrente elétrica não é possível em isoladores.

Os dielétricos incluem vidro, plástico, borracha, papelão e ar. corpos feitos de dielétricos são chamados de isolantes. Um líquido completamente não condutor é destilado, ou seja, água purificada. (qualquer outra água (da torneira ou do mar) contém alguma quantidade de impurezas e é condutora)

Polarização de um dielétrico em um campo elétrico- deslocamento de cargas positivas e negativas em direções opostas, ou seja, orientação das moléculas.

O parâmetro físico que caracteriza o dielétrico é a constante dielétrica. A constante dielétrica pode ter dispersão.

Os dielétricos incluem ar e outros gases, vidro, diversas resinas e, certamente, plásticos secos. A água quimicamente pura também é um dielétrico.

Os dielétricos não são usados ​​apenas como materiais isolantes.

Condutores e isoladores diferem entre si na forma como conduzem eletricidade. Condutores como o cobre conduzem corrente facilmente, mas os isoladores (vidro) conduzem corrente apenas em altas tensões. Condutores e isoladores são usados ​​para controlar a quantidade de corrente. Por exemplo, um condutor é usado em um pára-raios, fazendo com que o raio atinja o solo sem causar danos. Isoladores são usados ​​em interruptores para proteger as pessoas.

Se um dispositivo deve conduzir corrente, ele contém condutores com baixa resistência. A maioria dos fios elétricos é feita de metais que conduzem bem a corrente. Na maioria das vezes, os condutores são feitos de cobre; esse metal possui alta condutividade (baixa resistência).

Quando a corrente flui através de um fio, ela encontra resistência. Isso faz com que o condutor aqueça. Se um dispositivo elétrico for usado como aquecedor, ele contém condutores com alta resistência - por exemplo, fio fino de níquel ou cromo.

A condutividade e resistividade de um fio dependem da sua espessura. Fios finos possuem baixa condutividade (alta resistência) em comparação com fios grossos feitos do mesmo material.

Fios finos são usados ​​em redes de baixa tensão, por exemplo em telefones. Condutores mais grossos são projetados para correntes mais altas - por exemplo, para alimentar um fogão elétrico.

Um dielétrico é um material ou substância que praticamente não permite a passagem de corrente elétrica. Essa condutividade se deve ao pequeno número de elétrons e íons. Estas partículas são formadas num material não condutor apenas quando são alcançadas propriedades de alta temperatura. O que é um dielétrico será discutido neste artigo.

Descrição

Cada condutor eletrônico ou de rádio, semicondutor ou dielétrico carregado passa corrente elétrica por si mesmo, mas a peculiaridade do dielétrico é que mesmo em altas tensões acima de 550 V, uma pequena corrente fluirá nele. A corrente elétrica em um dielétrico é o movimento de partículas carregadas em uma determinada direção (pode ser positiva ou negativa).

Tipos de correntes

A condutividade elétrica dos dielétricos é baseada em:

  • As correntes de absorção são uma corrente que flui em um dielétrico em uma corrente constante até atingir um estado de equilíbrio, mudando de direção quando ligada e uma tensão é aplicada a ela e quando desligada. Com a corrente alternada, a tensão no dielétrico estará presente nele durante todo o tempo em que estiver sob ação do campo elétrico.
  • A condutividade eletrônica é o movimento de elétrons sob a influência de um campo.
  • A condutividade iônica é o movimento dos íons. Encontrado em soluções de eletrólitos - sais, ácidos, álcalis, bem como em muitos dielétricos.
  • A condutividade elétrica de Molion é o movimento de partículas carregadas chamadas molions. Encontrado em sistemas coloidais, emulsões e suspensões. O fenômeno do movimento dos molions em um campo elétrico é denominado eletroforese.

São classificados de acordo com seu estado de agregação e natureza química. Os primeiros são divididos em sólidos, líquidos, gasosos e solidificantes. Com base em sua natureza química, são divididos em materiais orgânicos, inorgânicos e organoelementos.

De acordo com o estado de agregação:

  • Condutividade elétrica de gases. As substâncias gasosas têm uma condutividade de corrente bastante baixa. Pode ocorrer na presença de partículas carregadas livres, que surge devido à influência de fatores externos e internos, eletrônicos e iônicos: raios X e radiação radioativa, colisões de moléculas e partículas carregadas, fatores térmicos.
  • Condutividade elétrica de um dielétrico líquido. Fatores de dependência: estrutura molecular, temperatura, impurezas, presença de grandes cargas de elétrons e íons. A condutividade elétrica dos dielétricos líquidos depende em grande parte da presença de umidade e impurezas. A condutividade da eletricidade em substâncias polares também é criada por meio de um líquido com íons dissociados. Ao comparar líquidos polares e não polares, os primeiros têm uma clara vantagem em condutividade. Se você limpar as impurezas de um líquido, isso ajudará a reduzir suas propriedades condutoras. Com o aumento da condutividade e da sua temperatura, ocorre uma diminuição da sua viscosidade, levando a um aumento da mobilidade iônica.
  • Dielétricos sólidos. Sua condutividade elétrica é determinada pelo movimento de partículas dielétricas carregadas e impurezas. Em campos fortes de corrente elétrica, a condutividade elétrica é revelada.

Propriedades físicas dos dielétricos

Quando a resistência específica do material é inferior a 10-5 Ohm*m, eles podem ser classificados como condutores. Se for superior a 108 Ohm*m - para dielétricos. Pode haver casos em que a resistividade será várias vezes maior que a resistência do condutor. Na faixa de 10-5-108 Ohm*m existe um semicondutor. O material metálico é um excelente condutor de corrente elétrica.

De toda a tabela periódica, apenas 25 elementos são classificados como não-metais, e 12 deles podem ter propriedades semicondutoras. Mas, é claro, além das substâncias da tabela, existem muito mais ligas, composições ou compostos químicos com propriedades de condutor, semicondutor ou dielétrico. Com base nisso, é difícil traçar uma linha definitiva entre os valores de várias substâncias e suas resistências. Por exemplo, a um fator de temperatura reduzido, um semicondutor se comportará como um dielétrico.

Aplicativo

O uso de materiais não condutores é muito extenso, pois é uma das classes mais populares de componentes elétricos. Tornou-se bastante claro que eles podem ser usados ​​devido às suas propriedades na forma ativa e passiva.

Na sua forma passiva, as propriedades dos dielétricos são utilizadas em materiais isolantes elétricos.

Em sua forma ativa, são utilizados em ferroelétricos, bem como em materiais para emissores de laser.

Dielétricos básicos

Os tipos comumente encontrados incluem:

  • Vidro.
  • Borracha.
  • Óleo.
  • Asfalto.
  • Porcelana.
  • Quartzo.
  • Ar.
  • Diamante.
  • Água pura.
  • Plástico.

O que é um dielétrico líquido?

A polarização deste tipo ocorre no campo da corrente elétrica. Substâncias líquidas não condutoras são utilizadas na tecnologia de vazamento ou impregnação de materiais. Existem 3 classes de dielétricos líquidos:

Os óleos de petróleo são ligeiramente viscosos e principalmente apolares. Eles são frequentemente usados ​​em equipamentos de alta tensão: água de alta tensão. é um dielétrico apolar. O óleo para cabos tem aplicação na impregnação de fios de papel isolantes com tensão de até 40 kV, bem como em revestimentos à base de metal com corrente superior a 120 kV. O óleo do transformador tem uma estrutura mais pura que o óleo do capacitor. Este tipo de dielétrico é amplamente utilizado na produção, apesar do alto custo em comparação com substâncias e materiais análogos.

O que é um dielétrico sintético? Atualmente é proibido em quase todos os lugares devido à sua alta toxicidade, pois é produzido à base de carbono clorado. E o dielétrico líquido, à base de silício orgânico, é seguro e ecologicamente correto. Este tipo não causa ferrugem no metal e possui baixas propriedades higroscópicas. Existe um dielétrico liquefeito contendo um composto organofluorado, que é especialmente popular devido à sua não inflamabilidade, propriedades térmicas e estabilidade oxidativa.

E o último tipo são os óleos vegetais. Eles são dielétricos fracamente polares, incluindo linho, mamona, tungue e cânhamo. O óleo de mamona é altamente quente e é usado em capacitores de papel. Os óleos restantes são evaporáveis. A evaporação neles não é causada pela evaporação natural, mas por uma reação química chamada polimerização. Utilizado ativamente em esmaltes e tintas.

Conclusão

O artigo discutiu em detalhes o que é um dielétrico. Vários tipos e suas propriedades foram mencionados. É claro que, para entender a sutileza de suas características, você terá que estudar mais a fundo a seção de física sobre eles.

Um condutor é um corpo que contém uma quantidade suficiente de cargas elétricas livres que podem se mover sob a influência de um campo elétrico.
Uma corrente elétrica pode surgir em condutores sob a influência de um campo elétrico aplicado.
Todos os metais, soluções de sais e ácidos, solo úmido, corpos humanos e animais são bons condutores de cargas elétricas.

Um isolante (ou dielétrico) é um corpo que não contém cargas elétricas livres em seu interior.
A corrente elétrica não é possível em isoladores.
Os dielétricos incluem vidro, plástico, borracha, papelão e ar. corpos feitos de dielétricos são chamados de isolantes.
Um líquido completamente não condutor é destilado, ou seja, água purificada,
(qualquer outra água (da torneira ou do mar) contém alguma quantidade de impurezas e é condutora)

CORRENTE ELÉTRICA EM METAIS

Sempre há um grande número de elétrons livres em um metal.
A corrente elétrica em condutores metálicos é o movimento ordenado de elétrons livres sob a influência de um campo elétrico criado por uma fonte de corrente.


CORRENTE ELÉTRICA EM LÍQUIDOS

Soluções de sais e ácidos, bem como água comum (exceto destilada) podem conduzir corrente elétrica.
Uma solução que pode conduzir corrente elétrica é chamada de eletrólito.
Numa solução, as moléculas do soluto são convertidas em íons positivos e negativos pela ação do solvente. Sob a influência de um campo elétrico aplicado à solução, os íons podem se mover: íons negativos - para o eletrodo positivo, íons positivos - para o eletrodo negativo.
Uma corrente elétrica ocorre no eletrólito.
Quando a corrente passa pelo eletrólito, as substâncias puras contidas na solução são liberadas nos eletrodos. Este fenômeno é chamado de eletrólise
Como resultado da ação da corrente elétrica, ocorrem alterações químicas irreversíveis no eletrólito e, para manter ainda mais a corrente elétrica, ele deve ser substituído por um novo.

INTERESSANTE

No século XVII, depois que William Gilbert estabeleceu que muitos corpos têm a capacidade de ficar eletrificados quando friccionados, a ciência acreditava que todos os corpos com relação à eletrificação eram divididos em dois tipos: aqueles capazes de serem eletrificados por fricção, e corpos que não são eletrificados pelo atrito.
Foi apenas na primeira metade do século XVIII que se descobriu que alguns organismos também possuem a capacidade de distribuir eletricidade. Os primeiros experimentos nesse sentido foram realizados pelo físico inglês Gray. Em 1729, Gray descobriu o fenômeno da condutividade elétrica. Ele descobriu que a eletricidade pode ser transmitida de um corpo para outro através de um fio metálico. A eletricidade não se espalhou pelo fio de seda. Foi Gray quem dividiu as substâncias em condutores e não condutores de eletricidade. Somente em 1739 foi finalmente estabelecido que todos os corpos deveriam ser divididos em condutores e dielétricos.
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No início do século XIX, soube-se que a descarga do peixe elétrico passa pelos metais, mas não passa pelo vidro e pelo ar.


VOCÊ SABE

Galvanostegia.

O revestimento de objetos com uma camada de metal por meio de eletrólise é chamado de galvanoplastia. Não apenas objetos de metal podem ser metalizados, mas também objetos de madeira, folhas de plantas, rendas e insetos mortos. Primeiro você precisa endurecer esses objetos e, para isso, mantê-los por algum tempo em cera derretida.
Em seguida, cubra-os uniformemente com uma camada de grafite (por exemplo, esfregando com grafite) para torná-los condutores e abaixe-os como um eletrodo em um banho galvânico de eletrólito, passando eletricidade através dele por algum tempo. atual. Depois de algum tempo, o metal contido na solução será liberado neste eletrodo e cobrirá uniformemente o objeto.

Escavações arqueológicas que datam da época do reino parta permitem-nos supor que já há dois mil anos se realizava galvanoplastia e prateação de produtos!
Isso também é evidenciado pelas descobertas feitas nas tumbas dos faraós egípcios.


EXPERIMENTOS COM ELETRÓLITOS

1. Se você pegar uma solução de sulfato de cobre, montar um circuito elétrico e mergulhar os eletrodos (bastões de grafite de um lápis) na solução, a lâmpada acenderá. Existe corrente!
Repita o experimento, substituindo o eletrodo conectado ao negativo da bateria por um botão de alumínio. Depois de algum tempo, ele ficará “dourado”, ou seja, será coberto com uma camada de cobre. Este é o fenômeno da galvanostegia.

2. Precisaremos de: um copo com uma solução forte de sal de cozinha, uma bateria de lanterna, dois pedaços de fio de cobre com aproximadamente 10 cm de comprimento. Limpe as pontas do fio com uma lixa fina. Conecte uma extremidade do fio a cada pólo da bateria. Mergulhe as pontas livres dos fios em um copo com a solução. Bolhas sobem perto das extremidades abaixadas do fio!


FAÇA VOCÊ MESMO!

1. Faça um dispositivo de medição - um testador para determinar se uma substância é condutora de corrente elétrica. Para fazer isso, você precisará de uma bateria, uma lanterna e fios de conexão. Feche o circuito elétrico montado ao condutor em estudo e determine se a substância é condutora pela presença ou ausência do brilho da lâmpada.

2. Você pode demonstrar a presença de cargas elétricas livres em um líquido assim: conecte uma chaleira de metal e um vidro de alumínio de um calorímetro com condutores a um galvanômetro. Despeje água na chaleira e dissolva um pouco de sal nela. Comece a despejar água salgada da chaleira no copo em um jato fino; o galvanômetro mostrará a presença de corrente elétrica. Ao alterar o comprimento e a espessura do jato, monitore a mudança na intensidade da corrente.


Ao instalar o aterramento, é aconselhável enterrar o fio a uma profundidade de até 2,5 m, porém, em condições de campo.
Isto nem sempre é possível. Portanto, o aterramento geralmente é feito na forma de um pino cravado no solo. Por que é útil regar a área de aterramento com água salgada neste caso?


NÃO-eu-eu!

Se ocorrer um incêndio nas instalações elétricas, desligue imediatamente o interruptor. Incêndio causado por corrente elétrica NÃO PODE ser extinto com água ou extintor comum, pois o jato de água é um condutor e pode fechar novamente o circuito e restaurar a causa do incêndio. Neste caso, é necessário utilizar areia seca ou extintor de jato de areia.


O CORPO HUMANO É UM CONDUTOR DE ELETRICIDADE

Se uma pessoa acidentalmente ficar energizada, poderão ocorrer ferimentos ou até a morte.

Ao trabalhar com circuitos elétricos, NÃO:
- Você não pode tocar nos fios desencapados com as duas mãos ao mesmo tempo.
- não toque em um fio desencapado enquanto estiver no chão ou em um piso úmido (mesmo de cimento ou madeira).
- Não utilize aparelhos eléctricos defeituosos.
- você não pode reparar um dispositivo elétrico sem desconectá-lo da fonte de alimentação.

Primeiros socorros para uma vítima de choque elétrico.

Muitas vezes a própria pessoa não consegue se libertar dos fios que transportam corrente, porque... A corrente elétrica causa contrações musculares convulsivas ou a vítima perde a consciência. Primeiro você precisa desconectar a pessoa dos fios condutores de corrente. Para fazer isso, desligue a corrente ou desparafuse os fusíveis localizados próximos ao medidor. Se a chave estiver longe, você precisará usar uma vara de madeira (objeto não condutor) para afastá-la do fio. Deve haver uma superfície isolante sob seus pés: tapete de borracha, tábuas secas ou linóleo. Você só pode afastar a vítima dos fios com as mãos nuas, pelas pontas da roupa seca e com uma das mãos. Não toque naqueles conectados ao solo. objetos condutores!
Em seguida, a vítima deve ser colocada de costas e um médico deve ser chamado.

Não coloque os dedos na tomada, eles serão úteis mais tarde!

DEFINIÇÃO, OBJETIVO E CLASSIFICAÇÃO

MATERIAIS ISOLANTES ELÉTRICOS

Dielétricos- substâncias nas quais podem existir campos eletrostáticos por muito tempo. Esses materiais, ao contrário dos condutores, praticamente não conduzem corrente elétrica sob a influência de uma tensão constante que lhes é aplicada.

O objetivo do isolamento elétrico é principalmente evitar a passagem de corrente por caminhos indesejáveis ​​para a operação de um dispositivo elétrico. Além disso, os dielétricos em dispositivos elétricos, em particular os capacitores, desempenham um papel ativo, fornecendo a capacitância necessária.

Dielétricos dipolo são aqueles cujas moléculas estão dispostas assimetricamente no espaço; eles geralmente têm uma constante dielétrica mais alta do que os dielétricos neutros. Os dielétricos dipolo são mais higroscópicos e são mais facilmente umedecidos pela água do que os neutros.

Os dielétricos também são divididos em heteropolar (iônico), cujas moléculas são divididas com relativa facilidade em partes com carga oposta (íons) e homeopolar, não se divide em íons.

Com base na sua composição química, os materiais isolantes elétricos são divididos em orgânico, V cuja composição inclui carbono, e inorgânico, não contendo carbono. Geralmente, materiais inorgânicos têm maior resistência ao calor, do que orgânico.

CONDUTIVIDADE ELÉTRICA DE DIELÉTRICOS

Pela sua própria finalidade, os dielétricos sob a influência de tensão constante não devem permitir a passagem de corrente, ou seja, eles devem ser não condutores. Porém, todos os materiais isolantes elétricos praticamente utilizados, ao aplicar uma tensão constante, passam por alguma corrente insignificante, a chamada corrente de fuga. Assim, a resistividade dos materiais isolantes elétricos não é infinita, embora seja muito grande.

Resistência seção de isolamento é igual à razão da tensão DC aplicada a esta seção de isolamento você (em volts) para corrente de fuga EU(em amperes) nesta seção:

Condutividade do isolamento

.

Distinguir resistência volumétrica isolamento R V , determinar numericamente o obstáculo criado pela isolação à passagem de corrente através de sua espessura, e resistência superficialR S definir um obstáculo à passagem de corrente ao longo da superfície de isolamento e caracterizar a presença de aumento de condutividade da camada superficial do dielétrico devido a umidade, contaminação, etc.

Impedância o isolamento é definido como o resultado de duas resistências conectadas em paralelo entre os eletrodos, volume e superfície:

Para uma seção plana de isolamento com seção transversal S[cm 2 ] e espessura h[cm] resistência volumétrica (excluindo a influência das arestas) é igual a:

.

Numericamente ρ V igual à resistência (em Ohms) de um cubo com aresta 1 cm de um determinado material, se a corrente passar por duas faces opostas do cubo:

.

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

A recíproca da resistividade volumétrica

,

chamado condutividade de volume específico material.

Valores ρ V materiais isolantes elétricos sólidos e líquidos praticamente usados ​​variam de aproximadamente 10 8 -10 10 Ohm∙cm para materiais de qualidade relativamente baixa usados ​​em casos sem importância (madeira, mármore, cimento-amianto, etc.) até 10 16 -10 18 Ohm∙cm para materiais como âmbar, poliestireno, polietileno, etc. Para gases não ionizados ρ V cerca de 10 19 -10 20 Ohm∙cm A relação entre a resistividade de um dielétrico sólido de alta qualidade e um bom condutor (em temperatura normal) é expressa por um número colossal - da ordem de 10 22 -10 24.

Resistência superficial específicaρ S caracteriza a propriedade de um material isolante elétrico de criar resistência superficial no isolamento feito a partir dele. Resistência superficial (desprezando a influência das bordas) entre eletrodos com bordas retas paralelas de comprimento b, localizados distantes um do outro A, ao excluir a corrente de fuga volumétrica através da espessura do material, é igual a , Onde .

Magnitude ρ S numericamente igual à resistência de um quadrado (de qualquer tamanho) na superfície de um determinado material , se a corrente for fornecida aos eletrodos que limitam os dois lados opostos deste quadrado .

Natureza física da condutividade elétrica de dielétricos

A condutividade elétrica dos dielétricos é explicada pela presença neles de partículas carregadas livres (ou seja, não associadas a certas moléculas e capazes de se mover sob a influência de um campo elétrico aplicado): íons, molions (partículas coloidais) e, às vezes, elétrons.

Mais típico para a maioria dos materiais isolantes elétricos condutividade iônica. Deve-se notar que em alguns casos a substância principal do dielétrico é submetida à eletrólise; Um exemplo é o vidro, no qual, devido à sua transparência, pode-se observar diretamente a liberação dos produtos da eletrólise. Quando a corrente contínua passa através do vidro, aquecido para reduzir a condutividade, depósitos característicos em forma de árvore (“dendritos”) dos metais que compõem o vidro, principalmente sódio, formam-se no cátodo. Ainda mais frequentemente, são observados casos em que as moléculas da substância principal do dielétrico não têm a capacidade de serem facilmente ionizadas, mas a condutividade elétrica iônica ocorre devido a impurezas quase inevitavelmente presentes no dielétrico - impurezas de umidade, sais, ácidos, álcalis, etc. Mesmo os muito pequenos, às vezes com impurezas difíceis de detectar por análise química, podem afetar significativamente a condutividade de uma substância; Portanto, na fabricação de dielétricos e em geral na tecnologia de isolamento elétrico, a pureza dos produtos iniciais e a limpeza do local de trabalho são muito importantes. Em um dielétrico com condutividade iônica, a lei de Faraday é rigorosamente observada, ou seja, a proporcionalidade entre a quantidade de eletricidade que passa pelo isolamento (em corrente constante) e a quantidade de substância liberada durante a eletrólise.

Ao aumentar temperatura A resistividade dos materiais isolantes elétricos, via de regra, é bastante reduzida. Obviamente, as condições operacionais do isolamento elétrico tornam-se mais severas. Em baixas temperaturas, pelo contrário, mesmo dielétricos muito pobres adquirem valores elevados ρ V .

A presença mesmo de pequenas quantidades de água pode reduzir significativamente ρ V dielétrico. Isso se explica pelo fato de as impurezas presentes na água se dissociarem em íons, ou seja, a presença de água pode contribuir para a dissociação das moléculas da própria substância. Assim, as condições de operação do isolamento elétrico tornam-se mais difíceis quando hidratação. A umidificação tem um efeito muito forte na mudança ρ V fibrosos e alguns outros materiais nos quais a umidade pode formar filmes contínuos ao longo das fibras - “pontes” que penetram todo o dielétrico de um eletrodo a outro.

Para proteger contra a umidade após a secagem, os materiais higroscópicos são impregnados ou revestidos com vernizes, compostos, etc. secagem isolamento elétrico, a umidade é removida e sua resistência aumenta. Portanto, à medida que a temperatura aumenta ρ V o material umedecido pode até crescer no início (se o efeito da remoção da umidade superar o efeito do aumento da temperatura), e somente após a remoção de uma parte significativa da umidade é que começa uma diminuição ρ V .

A resistência do isolamento pode diminuir com aumento de tensão, o que tem um significado prático significativo: medindo a resistência de isolamento (de uma máquina, cabo, capacitor, etc.) em uma tensão inferior à tensão de operação, podemos obter um valor de resistência superestimado.

Vício R de no valor da tensão é explicado por uma série de razões:

    formação de cargas espaciais no dielétrico;

    mau contato entre os eletrodos e o isolamento medido, etc.

Em tensões suficientemente altas, os elétrons podem ser liberados pelas forças do campo elétrico; a condutividade eletrônica adicional criada neste caso leva a um aumento significativo na condutividade elétrica geral. Este fenômeno precede o desenvolvimento da ruptura dielétrica.

Quando uma tensão constante é aplicada a um dielétrico sólido, na maioria dos casos a corrente diminui gradualmente ao longo do tempo, aproximando-se assintoticamente de um certo valor de estado estacionário. Assim, gradualmente a condutividade do dielétrico aumenta e a resistência diminui. A mudança na condutividade ao longo do tempo está associada à influência da formação de cargas espaciais, aos processos de eletrólise no dielétrico e outros motivos.

Caráter das mudanças na resistência específica da superfície ρ S dielétricos de vários fatores (temperatura, umidade, tensão, tempo de exposição à tensão) é semelhante à natureza da mudança ρ V discutido acima. Magnitude ρ S dielétricos higroscópicos são muito sensíveis à umidade.

Polarização de dielétricos

A propriedade mais importante dos dielétricos é a sua capacidade de polarizar sob a influência da tensão elétrica aplicada externamente. A polarização se resume a uma mudança na posição espacial das partículas de material carregadas de um dielétrico, e o dielétrico adquire torque elétrico induzido, e uma carga elétrica é formada nele. Se considerarmos alguma seção de isolamento com eletrodos aos quais é aplicada tensão você [V], então a carga desta seção P [Cl] é determinado pela expressão

P= CU .

Aqui COMé a capacitância de uma determinada seção de isolamento, medida em farads (f).

A capacidade de isolamento depende tanto do material (dielétrico) como das dimensões geométricas e configuração do isolamento.

A capacidade de um determinado dielétrico de formar capacitância elétrica é chamada de constante dielétrica e é designado ε . Magnitude ε o vácuo é considerado um só.

Deixar COM Ó- capacidade de um capacitor de vácuo de formato e tamanho arbitrários. Se, sem alterar o tamanho, forma e posição relativa das placas do capacitor, o espaço entre suas placas for preenchido com um material com constante dielétrica ε , então a capacitância do capacitor aumentará e atingirá o valor

C=εC Ó .

Assim, a constante dielétrica de uma substância é um número que mostra quantas vezes a capacidade de um capacitor a vácuo aumentará se, sem alterar o tamanho e a forma dos eletrodos do capacitor, o espaço entre os eletrodos for preenchido com uma determinada substância. A capacitância de um capacitor de determinadas dimensões geométricas e forma é diretamente proporcional ε dielétrico.

O valor da constante dielétrica está incluído em muitas equações básicas da eletrostática. Sim, de acordo com a lei pingente força de repulsão mútua de cargas elétricas de dois pontos de magnitude P 1 e P 2 (unidades de carga absoluta) localizadas em um meio com constante dielétrica ε distantes um do outro h[cm] , é:

A constante dielétrica é uma quantidade adimensional. Para gases é muito próximo de 1. Então, para ar em condições normais ε= 1,00058. Para a maioria dos materiais isolantes elétricos líquidos e sólidos ε – na ordem de várias unidades, menos frequentemente dezenas e muito raramente excede 100. Algumas substâncias de uma classe especial - ferroelétricas - sob certas condições apresentam valores excepcionalmente altos de constante dielétrica.

A essência física da polarização

A polarização, assim como a condutividade, é causada pelo movimento de cargas elétricas no espaço. As diferenças entre esses dois fenômenos:

    polarização causa uma mudança relacionado com certas moléculas de cargas que não podem ultrapassar os limites de uma determinada molécula, enquanto a condutividade é devida ao movimento (deriva) de cargas livres que podem se mover em um dielétrico por uma distância relativamente grande;

    deslocamento de polarização – deslocamento elástico de cargas; ao término da tensão aplicada ao dielétrico, as cargas deslocadas tendem a retornar às suas posições originais, o que não é típico da condutividade;

    a polarização de um material homogêneo ocorre em quase todas as moléculas dielétricas, enquanto a condutividade elétrica dos dielétricos é frequentemente determinada pela presença de uma pequena quantidade de impurezas (contaminantes).

Embora a corrente de condução exista enquanto uma tensão constante for aplicada ao dielétrico do lado de fora, corrente de polarização (corrente capacitiva) ocorre apenas quando a tensão contínua é ligada ou desligada, ou mesmo quando a magnitude da tensão aplicada muda; por muito tempo existe uma corrente capacitiva apenas no dielétrico sob a influência tensão alternada.

Os tipos mais típicos de polarização são eletrônica, iônica e dipolo.

Polarização eletrônica- deslocamento das órbitas dos elétrons em relação ao núcleo atômico. A polarização eletrônica quando um campo elétrico externo é aplicado ocorre em um tempo extremamente curto (cerca de 10 -15 seg).

Polarização iônica(para dielétricos iônicos) - o deslocamento relativo entre si dos íons que compõem a molécula. Essa polarização ocorre em períodos mais longos que a polarização eletrônica, mas também em períodos muito curtos – cerca de 10 a 13 segundos.

Polarização eletrônica e iônica - variedades polarização de deformação, representando um deslocamento de cargas umas em relação às outras na direção do campo elétrico externo.

Polarização dipolo (orientação) se resume à rotação (orientação) das moléculas dipolo de uma substância. Esta polarização é numericamente grande em comparação com a polarização de deformação e ocorre completamente em intervalos de tempo que são diferentes para moléculas de substâncias diferentes, mas significativamente mais longos do que a duração da polarização de deformação.

É óbvio que em dielétricos neutros apenas pode ocorrer polarização de deformação. Esses dielétricos têm uma constante dielétrica relativamente baixa (por exemplo, para hidrocarbonetos líquidos e sólidos ε cerca de 1,9-2,8).

Tabela 1.1

A constante dielétrica de algumas substâncias

Os dielétricos dipolo, nos quais, além da polarização de deformação, também é observada a polarização de orientação, apresentam valores de constante dielétrica mais elevados em comparação aos dielétricos neutros, e nos dielétricos dipolo, por exemplo, para água, ε = 82.

A constante dielétrica de uma substância dipolo, em geral, é maior quanto menor for o tamanho da molécula (ou peso molecular). Sim, bem grande ε a água se deve ao tamanho muito pequeno de sua molécula.

Dependência da constante dielétrica da frequência. Como o tempo de estabelecimento da polarização de deformação é muito curto comparado ao tempo de mudança do sinal da tensão mesmo nas frequências mais altas utilizadas na radioeletrônica moderna, a polarização dos dielétricos neutros consegue ser totalmente estabelecida em um tempo que pode ser negligenciado em comparação com o meio ciclo de uma tensão alternada. Portanto, praticamente não há dependência significativa ε da frequência dielétricos neutros não.

Para dielétricos dipolo, à medida que a frequência da tensão alternada aumenta, o valor ε a princípio também permanece inalterado, mas a partir de um certo frequência crítica, quando a polarização não tem tempo para se estabelecer totalmente em um meio ciclo, ε começa a diminuir, aproximando-se em frequências muito altas dos valores característicos dos dielétricos neutros; À medida que a temperatura aumenta, a frequência crítica aumenta.

Em bruscamente dielétricos não homogêneos, em particular, em dielétricos com inclusões de água, o fenômeno dos chamados intercamadaNoé polarização. A polarização intercamadas é reduzida ao acúmulo de cargas elétricas nas interfaces entre os dielétricos (no caso de um dielétrico umedecido, na superfície da água disseminada). Os processos de estabelecimento da polarização intercamadas são muito lentos e podem levar minutos e até horas. Portanto, o aumento da capacidade de isolamento devido ao umedecimento deste último é tanto maior quanto menor for a frequência da tensão alternada aplicada ao isolamento.

CabeçaA dependência da constante dielétrica da temperatura. Para dielétricos neutros ε depende fracamente da temperatura, diminuindo à medida que esta aumenta devido à expansão térmica da substância, ou seja, uma diminuição no número de moléculas polarizáveis ​​​​por unidade de volume da substância.

Em dielétricos dipolo a baixas temperaturas, quando a substância tem alta viscosidade, a orientação das moléculas dipolo ao longo do campo é na maioria dos casos impossível ou, em qualquer caso, difícil. À medida que a temperatura aumenta e a viscosidade diminui, a possibilidade de orientação do dipolo torna-se mais fácil, resultando em ε aumenta significativamente. Em altas temperaturas, devido ao aumento das vibrações térmicas caóticas das moléculas, o grau de ordem da orientação molecular diminui, o que novamente leva a uma diminuição ε .

Em cristais com polarização iônica, vidros, porcelanas e outros tipos de cerâmicas com alto teor de fase vítrea, a constante dielétrica aumenta com o aumento da temperatura.

CORPOS DIELÉTRICOS

CORPOS DIELÉTRICOS

Caso contrário, os isoladores, ou seja, os corpos que não conduzem eletricidade, não são condutores.

Um dicionário completo de palavras estrangeiras usadas na língua russa - Popov M., 1907 .

CORPOS DIELÉTRICOS

eletricidade não condutora, isoladores.

, 1907 .

ISOLADORES OU CORPOS DIELÉTRICOS

em geral, todos os corpos que conduzem mal a eletricidade e servem para isolar condutores; em particular, este nome refere-se a vidros de vidro ou porcelana usados. em uma linha telegráfica para isolar o fio nos pontos onde ele está preso aos postes.

Dicionário de palavras estrangeiras incluídas na língua russa - Pavlenkov F., 1907 .


Veja o que são "CORPOS DIELÉTRICOS" em outros dicionários:

    Nome dado por Michael Faraday aos corpos que não conduzem, ou, pelo contrário, conduzem mal eletricidade, como ar, vidro, resinas diversas, enxofre, etc. Antes da pesquisa de Faraday, realizada na década de 30... ...

    Nome dado por Michael Faraday aos corpos não condutores ou, em outras palavras, pouco condutores de eletricidade, como ar, vidro, resinas diversas, enxofre, etc. Antes da pesquisa de Faraday na década de 1930... Enciclopédia de Brockhaus e Efron

    Maus condutores de eletricidade e, portanto, usados ​​para isolar condutores. Dicionário de palavras estrangeiras incluídas na língua russa. Chudinov A.N., 1910. ISOLADORES OU CORPOS DIELÉTRICOS em geral, todos os corpos que são pouco condutores... ... Dicionário de palavras estrangeiras da língua russa

    Substâncias que não conduzem bem a eletricidade. O termo "D." (do grego diá through e do inglês electric electric) foi introduzido por M. Faraday (ver Faraday) para designar substâncias através das quais penetram campos elétricos. Em qualquer substância... ... Grande Enciclopédia Soviética

    ONDAS ULTRA-CURTAS- foram usados ​​pela primeira vez na terapia Schliephake. As correntes alternadas utilizadas na diatermia são caracterizadas por uma frequência de 800.000 a 1 milhão de oscilações por segundo com comprimento de onda de 300.400 m. Na crosta, correntes com frequência de 10 ... Grande Enciclopédia Médica

    elétrico- 3,45 elétrico [eletrônico, eletrônico programável]; E/E/PE (elétrico/eletrônico/eletrônico programável; E/E/PE) baseado em tecnologia elétrica e/ou eletrônica e/ou eletrônica programável. Fonte … Livro de referência de dicionário de termos de documentação normativa e técnica

    Dicionário Enciclopédico F.A. Brockhaus e I.A. Efron

    Um dos ramos do estudo dos fenómenos eléctricos, que inclui o estudo da distribuição da electricidade, sujeita ao seu equilíbrio, nos corpos e a determinação das forças eléctricas que neste caso surgem. A base de E. foi lançada pelo trabalho... ... Dicionário Enciclopédico F.A. Brockhaus e I.A. Efron

    Eletrodinâmica clássica ... Wikipedia

    Eletrodinâmica clássica Campo magnético de um solenóide Eletricidade Magnetismo Eletrostática Lei de Coulomb ... Wikipedia

Livros

  • Princípios fundamentais dos processos de deposição química de filmes e estruturas para nanoeletrônica, Equipe de autores, A monografia apresenta os resultados do desenvolvimento de processos de deposição química a vapor de filmes metálicos e dielétricos utilizando materiais de partida voláteis não tradicionais... Categoria: Literatura técnica Série: Projetos de integração do SB RAS Editora: Empresa Unitária Estadual Federal "Editora SB RAS", e-book(fb2, fb3, epub, mobi, pdf, html, pdb, lit, doc, rtf, txt)
  • Livro didático de física do estado sólido para engenheiros, Gurtov V., Osaulenko R., O livro é uma apresentação sistemática e acessível do curso de física do estado sólido, contendo os elementos básicos da física da matéria condensada e suas aplicações para... Categoria: