Corpuri dielectrice. Dielectrici activi Care sunt numele corpurilor formate din dielectrici?

Conductor- acesta este un corp care conține un număr suficient de sarcini electrice libere în interiorul cărora se pot deplasa sub influența unui câmp electric. Un curent electric poate apărea în conductori sub influența unui câmp electric aplicat. Toate metalele, soluțiile de săruri și acizi, solul umed, corpurile umane și animale sunt buni conductori ai sarcinilor electrice.

Dielectric sau izolator- un corp care nu contine in interior sarcini electrice gratuite. Curentul electric nu este posibil în izolatoare.

Dielectricii includ sticlă, plastic, cauciuc, carton și aer. corpurile formate din dielectrici se numesc izolatori. Un lichid complet neconductor este distilat, adică. apa purificata. (orice altă apă (de la robinet sau de mare) conține o anumită cantitate de impurități și este un conductor)

Polarizarea unui dielectric într-un câmp electric- deplasarea sarcinilor pozitive și negative în direcții opuse, adică orientarea moleculelor.

Parametrul fizic care caracterizează dielectricul este constanta dielectrică. Constanta dielectrică poate avea dispersie.

Dielectricii includ aer și alte gaze, sticlă, diverse rășini și cu siguranță materiale plastice uscate. Apa pură din punct de vedere chimic este, de asemenea, un dielectric.

Dielectricii sunt folosiți nu numai ca materiale izolante.

Conductorii și izolatorii diferă unul de celălalt prin modul în care conduc electricitatea. Conductorii precum cuprul conduc curentul cu ușurință, dar izolatoarele (sticlă) conduc curentul numai la tensiuni înalte. Conductorii și izolatorii sunt utilizați pentru a controla cantitatea de curent. De exemplu, un conductor este folosit într-un paratrăsnet, determinând fulgerul să lovească pământul fără a provoca daune. Izolatoarele sunt folosite în întrerupătoare pentru a proteja oamenii.

Dacă un dispozitiv trebuie să conducă curentul, acesta conține conductori cu rezistență scăzută. Cele mai multe fire electrice sunt fabricate din metale care conduc bine curentul. Cel mai adesea, conductorii sunt fabricați din cupru; acest metal are o conductivitate ridicată (rezistență scăzută).

Când curentul trece printr-un fir, acesta întâmpină rezistență. Acest lucru face ca conductorul să se încălzească. Dacă un dispozitiv electric este folosit ca încălzitor, acesta conține conductori cu rezistență ridicată - de exemplu, sârmă subțire de nichel sau crom.

Conductivitatea și rezistivitatea unui fir depind de grosimea acestuia. Firele subțiri au o conductivitate scăzută (rezistență ridicată) în comparație cu firele groase din același material.

Firele subțiri sunt folosite în rețelele de joasă tensiune, de exemplu în telefoane. Conductoarele mai groase sunt proiectate pentru curenți mai mari - de exemplu, alimentarea unei sobe electrice.

Un dielectric este un material sau o substanță care practic nu permite trecerea curentului electric. Această conductivitate se datorează numărului mic de electroni și ioni. Aceste particule se formează într-un material neconductor numai atunci când se obțin proprietăți la temperaturi ridicate. Ce este un dielectric va fi discutat în acest articol.

Descriere

Fiecare conductor electronic sau radio, semiconductor sau dielectric încărcat trece curent electric prin el însuși, dar particularitatea dielectricului este că chiar și la tensiuni înalte peste 550 V, un curent mic va curge în el. Curentul electric dintr-un dielectric este mișcarea particulelor încărcate într-o anumită direcție (poate fi pozitivă sau negativă).

Tipuri de curenți

Conductivitatea electrică a dielectricilor se bazează pe:

  • Curenții de absorbție sunt un curent care circulă într-un dielectric cu un curent constant până când atinge o stare de echilibru, schimbând direcția atunci când este pornit și i se aplică tensiune și când este oprit. Cu curent alternativ, tensiunea din dielectric va fi prezentă în acesta tot timpul în care se află în acțiunea câmpului electric.
  • Conductivitatea electronică este mișcarea electronilor sub influența unui câmp.
  • Conductivitatea ionică este mișcarea ionilor. Se găsește în soluții de electroliți - săruri, acizi, alcalii, precum și în mulți dielectrici.
  • Conductivitatea electrică a molionului este mișcarea particulelor încărcate numite molioni. Se găsește în sistemele coloidale, emulsii și suspensii. Fenomenul de mișcare a molionilor într-un câmp electric se numește electroforeză.

Ele sunt clasificate în funcție de starea lor de agregare și natura chimică. Primele sunt împărțite în solide, lichide, gazoase și în solidificare. Pe baza naturii lor chimice, ele sunt împărțite în materiale organice, anorganice și organoelement.

După starea de agregare:

  • Conductibilitatea electrică a gazelor. Substanțele gazoase au o conductivitate a curentului destul de scăzută. Poate apărea în prezența particulelor încărcate libere, care apare datorită influenței factorilor externi și interni, electronici și ionici: raze X și radiații radioactive, ciocniri de molecule și particule încărcate, factori termici.
  • Conductibilitatea electrică a unui dielectric lichid. Factori de dependență: structura moleculară, temperatură, impurități, prezența unor sarcini mari de electroni și ioni. Conductivitatea electrică a dielectricilor lichidi depinde în mare măsură de prezența umidității și a impurităților. Conductivitatea electricității în substanțele polare este, de asemenea, creată folosind un lichid cu ioni disociați. Când se compară lichidele polare și nepolare, primele au un avantaj clar în conductivitate. Dacă curățați un lichid de impurități, acest lucru va ajuta la reducerea proprietăților sale conductoare. Odată cu creșterea conductibilității și a temperaturii sale, are loc o scădere a vâscozității sale, ceea ce duce la o creștere a mobilității ionilor.
  • Dielectrice solide. Conductivitatea lor electrică este determinată de mișcarea particulelor dielectrice încărcate și a impurităților. În câmpurile puternice de curent electric, se dezvăluie conductivitatea electrică.

Proprietățile fizice ale dielectricilor

Când rezistența specifică a materialului este mai mică de 10-5 Ohm*m, acestea pot fi clasificate drept conductori. Dacă mai mult de 108 Ohm*m - la dielectrici. Pot exista cazuri când rezistivitatea va fi de câteva ori mai mare decât rezistența conductorului. În intervalul 10-5-108 Ohm*m există un semiconductor. Materialul metalic este un excelent conductor de curent electric.

Din întregul tabel periodic, doar 25 de elemente sunt clasificate ca nemetale, iar 12 dintre ele pot avea proprietăți semiconductoare. Dar, desigur, pe lângă substanțele din tabel, există mult mai multe aliaje, compoziții sau compuși chimici cu proprietățile unui conductor, semiconductor sau dielectric. Pe baza acestui lucru, este dificil să se traseze o linie definită între valorile diferitelor substanțe și rezistențele acestora. De exemplu, la un factor de temperatură redus, un semiconductor se va comporta ca un dielectric.

Aplicație

Utilizarea materialelor neconductoare este foarte extinsă, deoarece este una dintre cele mai populare clase de componente electrice. A devenit destul de clar că pot fi folosite datorită proprietăților lor în formă activă și pasivă.

În forma lor pasivă, proprietățile dielectricilor sunt utilizate pentru utilizare în materiale electrice izolante.

În forma lor activă, ele sunt utilizate în feroelectrice, precum și în materiale pentru emițători laser.

Dielectrice de bază

Tipurile întâlnite frecvent includ:

  • Sticlă.
  • Cauciuc.
  • Ulei.
  • Asfalt.
  • Porţelan.
  • Cuarţ.
  • Aer.
  • Diamant.
  • Apa pura.
  • Plastic.

Ce este un dielectric lichid?

Polarizarea de acest tip are loc în domeniul curentului electric. Substanțele lichide neconductoare sunt utilizate în tehnologie pentru turnarea sau impregnarea materialelor. Există 3 clase de dielectrici lichidi:

Uleiurile din petrol sunt ușor vâscoase și în mare parte nepolare. Ele sunt adesea folosite în echipamentele de înaltă tensiune: apă de înaltă tensiune. este un dielectric nepolar. Uleiul de cablu și-a găsit aplicație în impregnarea firelor de hârtie izolatoare cu o tensiune de până la 40 kV, precum și a acoperirilor pe bază de metal cu un curent de peste 120 kV. Uleiul de transformator are o structură mai pură decât uleiul de condensator. Acest tip de dielectric este utilizat pe scară largă în producție, în ciuda costului ridicat în comparație cu substanțele și materialele analoge.

Ce este un dielectric sintetic? În prezent, este interzis aproape peste tot datorită toxicității sale ridicate, deoarece este produs pe bază de carbon clorurat. Iar dielectricul lichid, care se bazează pe siliciu organic, este sigur și ecologic. Acest tip nu provoacă rugina metalică și are proprietăți higroscopice scăzute. Există un dielectric lichefiat care conține un compus organofluor, care este deosebit de popular datorită neinflamabilității, proprietăților termice și stabilității oxidative.

Iar ultimul tip este uleiurile vegetale. Sunt dielectrici slab polari, acestea includ in, ricin, tung și cânepă. Uleiul de ricin este foarte fierbinte și este utilizat în condensatoarele de hârtie. Uleiurile rămase sunt evaporabile. Evaporarea în ele nu este cauzată de evaporarea naturală, ci de o reacție chimică numită polimerizare. Folosit activ în emailuri și vopsele.

Concluzie

Articolul a discutat în detaliu ce este un dielectric. Au fost menționate diferite tipuri și proprietățile lor. Desigur, pentru a înțelege subtilitatea caracteristicilor lor, va trebui să studiezi mai aprofundat secțiunea de fizică despre ele.

Un conductor este un corp care conține o cantitate suficientă de sarcini electrice libere care se pot deplasa sub influența unui câmp electric.
Un curent electric poate apărea în conductori sub influența unui câmp electric aplicat.
Toate metalele, soluțiile de săruri și acizi, solul umed, corpurile umane și animale sunt buni conductori ai sarcinilor electrice.

Un izolator (sau dielectric) este un corp care nu conține sarcini electrice libere în interior.
Curentul electric nu este posibil în izolatoare.
Dielectricii includ sticlă, plastic, cauciuc, carton și aer. corpurile formate din dielectrici se numesc izolatori.
Un lichid complet neconductor este distilat, adică. apa purificata,
(orice altă apă (de la robinet sau de mare) conține o anumită cantitate de impurități și este un conductor)

CURENTUL ELECTRIC ÎN METALELE

Există întotdeauna un număr mare de electroni liberi într-un metal.
Curentul electric în conductorii metalici este mișcarea ordonată a electronilor liberi sub influența unui câmp electric creat de o sursă de curent.


CURENTUL ELECTRIC ÎN LICHIDE

Soluțiile de săruri și acizi, precum și apa obișnuită (cu excepția celor distilate) pot conduce curentul electric.
O soluție care poate conduce curentul electric se numește electrolit.
Într-o soluție, moleculele solutului sunt transformate în ioni pozitivi și negativi prin acțiunea solventului. Sub influența unui câmp electric aplicat soluției, ionii se pot deplasa: ionii negativi - la electrodul pozitiv, ionii pozitivi - la electrodul negativ.
În electrolit apare un curent electric.
Când curentul trece prin electrolit, substanțele pure conținute în soluție sunt eliberate pe electrozi. Acest fenomen se numește electroliză
Ca urmare a acțiunii curentului electric, în electrolit apar modificări chimice ireversibile, iar pentru a menține în continuare curentul electric, acesta trebuie înlocuit cu unul nou.

INTERESANT

În secolul al XVII-lea, după ce William Gilbert a stabilit că multe corpuri au capacitatea de a deveni electrificate atunci când sunt frecate, se credea în știință că toate corpurile în ceea ce privește electrificarea sunt împărțite în două tipuri: cele capabile să fie electrizate prin frecare și corpuri care nu sunt electrificate prin frecare.
Abia în prima jumătate a secolului al XVIII-lea s-a descoperit că unele corpuri posedă și capacitatea de a distribui energie electrică. Primele experimente în această direcție au fost efectuate de fizicianul englez Gray. În 1729, Gray a descoperit fenomenul conductivității electrice. El a descoperit că electricitatea poate fi transmisă de la un corp la altul printr-un fir metalic. Electricitatea nu s-a răspândit de-a lungul firului de mătase. Gray a fost cel care a împărțit substanțele în conductori și neconductori ai electricității. Abia în 1739 s-a stabilit în cele din urmă că toate corpurile ar trebui împărțite în conductori și dielectrici.
___

Până la începutul secolului al XIX-lea, a devenit cunoscut faptul că descărcarea peștilor electrici trece prin metale, dar nu trece prin sticlă și aer.


ȘTII

galvanostegie.

Acoperirea obiectelor cu un strat de metal prin electroliză se numește galvanizare. Nu numai obiectele metalice pot fi metalizate, ci și obiectele din lemn, frunzele de plante, dantelă și insectele moarte. Mai întâi trebuie să întariți aceste obiecte și, pentru a face acest lucru, țineți-le ceva timp în ceară topită.
Apoi acoperiți-le uniform cu un strat de grafit (de exemplu, frecând cu o mină de creion) pentru a le face conductoare și coborâți-le ca electrod într-o baie galvanică de electrolit, trecând electricitatea prin ea pentru o perioadă de timp. actual. După ceva timp, metalul conținut în soluție va fi eliberat pe acest electrod și va acoperi uniform obiectul.

Săpăturile arheologice care datează din vremea regatului partic ne permit să presupunem că deja în urmă cu două mii de ani s-a efectuat galvanizarea și argintarea produselor!
Acest lucru este dovedit și de descoperirile făcute în mormintele faraonilor egipteni.


EXPERIMENTE CU ELECTROLIȚI

1. Dacă luați o soluție de sulfat de cupru, asamblați un circuit electric și scufundați electrozii (tijele de grafit dintr-un creion) în soluție, becul se va aprinde. Există curent!
Repetați experimentul, înlocuind electrodul conectat la negativul bateriei cu un buton de aluminiu. După ceva timp va deveni „aur”, adică. va fi acoperit cu un strat de cupru. Acesta este fenomenul galvanostegiei.

2. Vom avea nevoie de: un pahar cu o soluție puternică de sare de masă, o baterie de lanternă, două bucăți de sârmă de cupru lungi de aproximativ 10 cm Curățați capetele firului cu șmirghel fin. Conectați un capăt al firului la fiecare pol al bateriei. Înmuiați capetele libere ale firelor într-un pahar cu soluția. Bulele se ridică lângă capetele coborâte ale firului!


FĂ-O SINGUR!

1. Realizați un dispozitiv de măsurare - un tester pentru a determina dacă o substanță este conductor de curent electric. Pentru a face acest lucru, aveți nevoie de o baterie, o lampă de lanternă și fire de conectare. Închideți circuitul electric asamblat la conductorul studiat și determinați dacă substanța este un conductor prin prezența sau absența luminii lămpii.

2. Puteți demonstra prezența sarcinilor electrice gratuite într-un lichid astfel: conectați un fierbător de metal și un pahar de aluminiu de la un calorimetru cu conductori la un galvanometru. Se toarnă apă în ibric și se dizolvă puțină sare în el. Începeți să turnați apă sărată din ibric în pahar într-un flux subțire, galvanometrul va arăta prezența curentului electric. Modificând lungimea și grosimea jetului, monitorizați modificarea puterii curentului.


Când instalați împământare, este bine să îngropați firul la o adâncime de până la 2,5 m
acest lucru nu este întotdeauna posibil. Prin urmare, împământarea se face adesea sub forma unui știft înfipt în pământ. De ce este utilă udarea zonei de împământare cu apă sărată în acest caz?


NU-eu-eu!

Dacă se produce un incendiu în instalațiile electrice, trebuie să opriți imediat întrerupătorul. Incendiul cauzat de curentul electric NU POATE fi stins cu apă sau cu un stingător obișnuit, deoarece curentul de apa este conductor si poate inchide din nou circuitul si reface cauza incendiului. În acest caz, este necesar să folosiți nisip uscat sau un stingător cu sablare.


CORPUL UM ESTE UN CONDUCTOR DE ELECTRICITATE

Dacă o persoană devine accidental energizată, poate apărea rănirea sau chiar moartea.

Când lucrați cu circuite electrice, NU:
- Nu puteți atinge firele goale cu ambele mâini în același timp.
- nu atingeți un fir gol în timp ce stați pe pământ sau pe o podea umedă (chiar de ciment sau lemn).
- Nu folosiți aparate electrice defecte.
- nu puteți repara un dispozitiv electric fără a-l deconecta de la sursa de alimentare.

Primul ajutor pentru o victimă a șocului electric.

Adesea, persoana însăși nu se poate elibera de firele care transportă curent, deoarece... Curentul electric provoacă contracții musculare convulsive sau victima își pierde cunoștința. Mai întâi trebuie să deconectați persoana de la firele care transportă curent. Pentru a face acest lucru, trebuie să opriți curentul sau să deșurubați siguranțele situate lângă contor. Dacă întrerupătorul este departe, atunci trebuie să utilizați un băț de lemn (obiect neconductor) pentru a-l trage de la sârmă. Ar trebui să existe o suprafață izolatoare sub picioare: un covor de cauciuc, scânduri uscate sau linoleum. Puteți trage victima de la fire doar cu mâinile goale, de capetele îmbrăcămintei uscate și cu o mână. Nu atingeți cele conectate la pământ. obiecte conductoare!
Apoi, victima trebuie pusă pe spate și trebuie chemat un medic.

Nu bagați degetele în priză, vă vor fi la îndemână mai târziu!

DEFINIȚIE, SCOP ȘI CLASIFICARE

MATERIALE ELECTRICOIZOLANTE

Dielectrice- substante in care campuri electrostatice pot exista o perioada indelungata. Aceste materiale, spre deosebire de cele conductoare, practic nu conduc curentul electric sub influența unei tensiuni constante aplicate acestora.

Scopul izolației electrice este în primul rând de a preveni trecerea curentului pe căi nedorite pentru funcționarea unui dispozitiv electric. În plus, dielectricii din dispozitivele electrice, în special condensatorii, joacă un rol activ, oferind capacitatea necesară.

Dielectricii dipol sunt cei ale căror molecule sunt dispuse asimetric în spațiu; au în general o constantă dielectrică mai mare decât dielectricii neutri. Dielectricii dipol sunt mai higroscopici și sunt mai ușor umeziți de apă decât cei neutri.

Dielectricii sunt, de asemenea, împărțiți în heteropolar (ionic), ale căror molecule se împart relativ ușor în părți încărcate opus (ioni) și homeopolar, nu se împarte în ioni.

Pe baza compoziției lor chimice, materialele electroizolante sunt împărțite în organic, V a cărui compoziție include carbon și anorganic, fără carbon. De obicei, materialele anorganice au o rezistență mai mare la căldură, decât organic.

CONDUCTIVITATEA ELECTRICĂ A DIELECTRICII

Prin însuși scopul lor, dielectricii sub influența tensiunii constante nu ar trebui să permită trecerea curentului deloc, adică ar trebui să fie neconductori. Cu toate acestea, toate materialele electroizolante utilizate practic, atunci când se aplică o tensiune constantă, trec un curent nesemnificativ, așa-numitul curent de scurgere. Astfel, rezistivitatea materialelor electroizolante nu este infinită, deși este foarte mare.

Rezistenţă secțiunea de izolație este egală cu raportul dintre tensiunea continuă aplicată acestei secțiuni de izolație U (în volți) la curentul de scurgere eu(în amperi) prin această secțiune:

Conductibilitatea izolației

.

Distinge rezistenta volumetrica izolare R V , determinarea numerică a obstacolului creat de izolație la trecerea curentului prin grosimea sa și rezistenta la suprafataR S definirea unui obstacol în calea trecerii curentului de-a lungul suprafeței de izolație și caracterizarea prezenței unei conductivitati crescute a stratului de suprafață al dielectricului din cauza umidității, contaminării etc.

Impedanta izolația este definită ca rezultatul a două rezistențe conectate în paralel între electrozi, volum și suprafață:

Pentru o secțiune plată de izolație cu o secțiune transversală S[cm2] și grosime h[cm] rezistența volumetrică (excluzând influența marginilor) este egală cu:

.

Numeric ρ V egală cu rezistența (în ohmi) a unui cub cu muchia de 1 cm dintr-un material dat, dacă curentul trece prin două fețe opuse ale cubului:

.

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

Reciprocul rezistivității volumetrice

,

numit conductivitate specifică a volumului material.

Valori ρ V materialele electroizolante solide și lichide utilizate practic variază de la aproximativ 10 8 -10 10 Ohm∙cm pentru materiale de calitate relativ scăzută utilizate în cazuri neimportante (lemn, marmură, azbociment etc.) până la 10 16 -10 18 Ohm∙cm pentru materiale precum chihlimbar, polistiren, polietilena etc. Pentru gaze neionizate ρ V aproximativ 10 19 -10 20 Ohm∙cm Raportul dintre rezistivitatea unui dielectric solid de înaltă calitate și a unui conductor bun (la temperatură normală) este exprimat printr-un număr colosal - de ordinul 10 22 -10 24.

Rezistență specifică la suprafațăρ S caracterizează proprietatea unui material electroizolant de a crea rezistență la suprafață în izolația realizată din acesta. Rezistența de suprafață (neglijând influența marginilor) între electrozii cu margini drepte paralele de lungime b, situate la distanță unele de altele A, când se exclude curentul de scurgere volumetric prin grosimea materialului, acesta este egal cu , Unde .

Magnitudinea ρ S egal numeric cu rezistența unui pătrat (de orice dimensiune) pe suprafața unui material dat , dacă curentul este furnizat electrozilor limitând cele două laturi opuse ale acestui pătrat .

Natura fizică a conductivității electrice a dielectricilor

Conductivitatea electrică a dielectricilor se explică prin prezența în ele a particulelor încărcate libere (adică, neasociate cu anumite molecule și capabile să se miște sub influența unui câmp electric aplicat): ioni, molii (particule coloidale) și uneori electroni.

Cel mai tipic pentru majoritatea materialelor electroizolante conductivitate ionică. Trebuie remarcat faptul că în unele cazuri substanța principală a dielectricului este supusă electrolizei; Un exemplu este sticla, în care, datorită transparenței sale, se poate observa direct eliberarea produselor de electroliză. Când curentul continuu este trecut prin sticlă, încălzită pentru a reduce conductivitatea, la catod se formează depozite caracteristice arborescente ("dendrite") ale metalelor care alcătuiesc sticla, în principal sodiu. Chiar mai des, se observă cazuri când moleculele substanței principale a dielectricului nu au capacitatea de a fi ușor ionizate, dar conductivitatea electrică ionică apare datorită impurităților prezente aproape inevitabil în dielectric - impurități de umiditate, săruri, acizi, alcaline etc. Chiar și cele foarte mici, uneori cu impurități greu de detectat prin analiză chimică pot afecta semnificativ conductivitatea unei substanțe; Prin urmare, în fabricarea dielectricilor și în general în tehnologia izolației electrice, puritatea produselor de pornire și curățenia locului de muncă sunt atât de importante. Într-un dielectric cu conductivitate ionică se respectă cu strictețe legea lui Faraday, adică proporționalitatea dintre cantitatea de electricitate trecută prin izolație (la curent constant) și cantitatea de substanță eliberată în timpul electrolizei.

La crestere temperatura Rezistivitatea materialelor electroizolante, de regulă, este mult redusă. Evident, condițiile de funcționare ale izolației electrice devin mai severe. La temperaturi scăzute, dimpotrivă, chiar și dielectricii foarte slabi capătă valori ridicate ρ V .

Prezența chiar și a unor cantități mici de apă se poate reduce semnificativ ρ V dielectric. Acest lucru se explică prin faptul că impuritățile prezente în apă se disociază în ioni, sau prezența apei poate contribui la disocierea moleculelor substanței în sine. Astfel, condițiile de funcționare a izolației electrice devin mai dificile când hidratare. Umidificarea are un efect foarte puternic asupra schimbării ρ V fibroase și alte materiale în care umiditatea poate forma pelicule continue de-a lungul fibrelor - „punți” care pătrund în întregul dielectric de la un electrod la altul.

Pentru a proteja împotriva umezelii după uscare, materialele higroscopice sunt impregnate sau acoperite cu lacuri nonhigroscopice, compuși etc. Când uscare izolația electrică, umezeala este îndepărtată din ea, iar rezistența sa crește. Prin urmare, pe măsură ce temperatura crește ρ V materialul umezit poate crește chiar la început (dacă efectul eliminării umidității depășește efectul creșterii temperaturii) și numai după îndepărtarea unei părți semnificative a umidității începe o scădere ρ V .

Rezistența de izolație poate scădea odată cu creșterea tensiunii, care are o semnificație practică semnificativă: prin măsurarea rezistenței de izolație (a unei mașini, cablu, condensator etc.) la o tensiune mai mică decât tensiunea de lucru, putem obține o valoare a rezistenței supraestimată.

Dependenta R din valoarea tensiunii este explicată printr-o serie de motive:

    formarea sarcinilor spațiale în dielectric;

    contact slab între electrozi și izolația măsurată etc.

La tensiuni suficient de mari, electronii pot fi eliberați de forțele câmpului electric; conductivitatea electronică suplimentară creată în acest caz duce la o creștere semnificativă a conductibilității electrice generale. Acest fenomen precede dezvoltarea defalcării dielectrice.

Atunci când unui dielectric solid i se aplică o tensiune constantă, în cele mai multe cazuri curentul scade treptat în timp, apropiindu-se asimptotic de o anumită valoare în regim de echilibru. Astfel, treptat conductivitatea dielectricului crește și rezistența scade. Modificarea conductibilității în timp este asociată cu influența formării sarcinilor spațiale, cu procese de electroliză în dielectric și alte motive.

Caracterul modificărilor rezistenței specifice suprafeței ρ S dielectricii din diverși factori (temperatură, umiditate, tensiune, timpul de expunere la tensiune) este similar cu natura schimbării ρ V discutat mai sus. Magnitudinea ρ S dielectricii higroscopici sunt foarte sensibili la umiditate.

Polarizarea dielectricilor

Cea mai importantă proprietate a dielectricilor este capacitatea lor de a polariza sub influența tensiunii electrice aplicate extern. Polarizarea se reduce la o schimbare a poziției spațiale a particulelor de material încărcat ale unui dielectric, iar dielectricul capătă cuplu electric indus, iar în ea se formează o sarcină electrică. Dacă luăm în considerare o anumită secțiune de izolație cu electrozi la care se aplică tensiune U [V], apoi taxa acestei secțiuni Q [Cl] este determinată de expresie

Q= C.U. .

Aici CU este capacitatea unei secțiuni date de izolație, măsurată în faradi (f).

Capacitatea de izolare depinde atat de material (dielectric), cat si de dimensiunile geometrice si configuratia izolatiei.

Capacitatea unui dielectric dat de a forma capacitatea electrică se numește ea constantă dielectrică si este desemnat ε . Magnitudinea ε vidul este luat ca unul.

Lăsa CU O- capacitatea unui condensator de vid de formă și dimensiune arbitrară. Dacă, fără a modifica dimensiunea, forma și poziția relativă a plăcilor condensatorului, spațiul dintre plăcile sale este umplut cu un material cu o constantă dielectrică ε , atunci capacitatea condensatorului va crește și va atinge valoarea

C=ε C O .

Astfel, constanta dielectrică a unei substanțe este un număr care arată de câte ori va crește capacitatea unui condensator de vid dacă, fără a modifica dimensiunea și forma electrozilor condensatorului, spațiul dintre electrozi este umplut cu o substanță dată. Capacitatea unui condensator de dimensiuni și formă geometrică date este direct proporțională ε dielectric.

Valoarea constantei dielectrice este inclusă în multe ecuații de bază ale electrostaticei. Da, conform legii pandantiv forța de respingere reciprocă a două sarcini electrice punctuale de mărime Q 1 și Q 2 (unități de încărcare absolută) situate într-un mediu cu constantă dielectrică ε la distanță unul de celălalt h[cm] , este:

Constanta dielectrică este o mărime adimensională. Pentru gaze este foarte aproape de 1. Deci, pentru aer în condiții normale ε= 1,00058. Pentru majoritatea materialelor electroizolante lichide și solide ε – de ordinul mai multor unități, mai rar zeci și foarte rar depășește 100. Unele substanțe dintr-o clasă specială - feroelectrice - au în anumite condiții valori excepțional de ridicate ale constantei dielectrice.

Esența fizică a polarizării

Polarizarea, ca și conductivitatea, este cauzată de mișcarea sarcinilor electrice în spațiu. Diferențele dintre aceste două fenomene:

    polarizarea determină o schimbare legate de cu anumite molecule de sarcini care nu pot depăși limitele unei molecule date, în timp ce conductivitatea se datorează mișcării (derivarii) sarcinilor libere care se pot deplasa într-un dielectric pe o distanță relativ mare;

    deplasare de polarizare - deplasare elastică a sarcinilor; la terminarea tensiunii aplicate dielectricului, sarcinile deplasate tind să revină la pozițiile inițiale, ceea ce nu este tipic pentru conductivitate;

    polarizarea unui material omogen are loc în aproape toate moleculele dielectrice, în timp ce conductivitatea electrică a dielectricilor este adesea determinată de prezența unei cantități mici de impurități (contaminanți).

În timp ce curentul de conducere există atâta timp cât o tensiune constantă este aplicată dielectricului din exterior, curent de polarizare (curent capacitiv) apare numai atunci când tensiunea continuă este pornită sau oprită sau chiar când se modifică mărimea tensiunii aplicate; pentru o lungă perioadă de timp există un curent capacitiv numai în dielectricul aflat sub influență tensiune alternativă.

Cele mai tipice tipuri de polarizare sunt electronice, ionice și dipol.

Polarizare electronică- deplasarea orbitelor de electroni în raport cu nucleul atomic. Polarizarea electronică atunci când se aplică un câmp electric extern are loc într-un timp extrem de scurt (aproximativ 10 -15 sec).

Polarizare ionică(pentru dielectricii ionici) - deplasarea unul față de celălalt a ionilor care alcătuiesc molecula. Această polarizare apare în perioade mai lungi decât polarizarea electronică, dar și în perioade foarte scurte - aproximativ 10 -13 secunde.

Polarizare electronică și ionică - soiuri polarizare deformare, reprezentând o deplasare a sarcinilor unele față de altele în direcția câmpului electric extern.

Polarizare dipol (orientare). se reduce la rotația (orientarea) moleculelor dipol ale unei substanțe. Această polarizare este numeric mare în comparație cu polarizarea prin deformare și are loc complet pe intervale de timp care sunt diferite pentru molecule de substanțe diferite, dar semnificativ mai lungi decât durata polarizării deformației.

Este evident că în dielectricii neutri poate apărea doar polarizarea deformată. Acești dielectrici au o constantă dielectrică relativ scăzută (de exemplu, pentru hidrocarburile lichide și solide ε aproximativ 1,9-2,8).

Tabelul 1.1

Constanta dielectrica a unor substante

Dielectricii dipol, în care, pe lângă polarizarea deformată, se observă și polarizarea orientării, au valori mai mari ale constantei dielectrice în comparație cu dielectricii neutri, iar în dielectricii dipol, de exemplu, pentru apă, ε = 82.

Constanta dielectrică a unei substanțe dipol, în general, este mai mare, cu cât dimensiunea moleculei (sau greutatea moleculară) este mai mică. Da, destul de mare ε apa se datorează dimensiunii foarte mici a moleculei sale.

Dependența constantei dielectrice de frecvență.Întrucât timpul de stabilire a polarizării deformării este foarte scurt în comparație cu timpul de schimbare a semnului tensiunii chiar și la cele mai înalte frecvențe utilizate în electronica radio modernă, polarizarea dielectricilor neutri reușește să se stabilească pe deplin într-un timp care poate fi neglijat în comparație cu semiciclul unei tensiuni alternative. Prin urmare, practic nu există nicio dependență semnificativă ε din frecvență dielectricii neutri nu.

Pentru dielectricii dipol, pe măsură ce frecvența tensiunii alternative crește, valoarea ε la început rămâne și el neschimbat, dar pornind de la un anumit frecventa critica, când polarizarea nu are timp să se stabilească pe deplin într-o jumătate de ciclu, ε începe să scadă, apropiindu-se la frecvențe foarte mari de valorile caracteristice dielectricilor neutri; Pe măsură ce temperatura crește, crește frecvența critică.

În brusc dielectrici neomogene,în special, în dielectrice cu incluziuni de apă, fenomenul așa-numitului strat intermediarNoah polarizare. Polarizarea interstratului se reduce la acumularea de sarcini electrice la interfețele dintre dielectrici (în cazul unui dielectric umezit, pe suprafața apei diseminate). Procesele de stabilire a polarizării interstraturilor sunt foarte lente și pot avea loc în câteva minute și chiar ore. Prin urmare, creșterea capacității de izolare datorită umezirii acesteia din urmă este mai mare, cu cât frecvența tensiunii alternative aplicate izolației este mai mică.

CapDependența constantei dielectrice de temperatură. Pentru dielectrici neutri ε depinde slab de temperatură, scăzând pe măsură ce aceasta din urmă crește din cauza expansiunii termice a substanței, adică o scădere a numărului de molecule polarizabile pe unitatea de volum a substanței.

În dielectricii dipol la temperaturi scăzute, când substanța are vâscozitate mare, orientarea moleculelor dipol de-a lungul câmpului este în majoritatea cazurilor imposibilă sau, în orice caz, dificilă. Pe măsură ce temperatura crește și vâscozitatea scade, posibilitatea orientării dipolului devine mai ușoară, rezultând în ε crește semnificativ. La temperaturi ridicate, din cauza vibrațiilor termice haotice termice crescute ale moleculelor, gradul de ordine al orientării moleculare scade, ceea ce duce din nou la o scădere. ε .

În cristalele cu polarizare ionică, pahare, porțelan și alte tipuri de ceramică cu un conținut ridicat de faza sticloasă, constanta dielectrică crește odată cu creșterea temperaturii.

CORPURI DIELECTRICE

CORPURI DIELECTRICE

În caz contrar, izolatorii, adică corpurile care nu conduc electricitatea, nu sunt conductori.

Un dicționar complet de cuvinte străine care au intrat în uz în limba rusă - Popov M., 1907 .

CORPURI DIELECTRICE

electricitate neconductoare, izolatoare.

, 1907 .

IZOLATORI SAU CORPURI DIELECTRICE

în general, toate corpurile care conduc slab electricitatea și servesc la izolarea conductoarelor; în special, această denumire se referă la paharele din sticlă sau porțelan, folosite. pe o linie telegrafică pentru a izola firul în punctele în care este atașat de stâlpi.

Dicționar de cuvinte străine incluse în limba rusă - Pavlenkov F., 1907 .


Vedeți ce sunt „CORPULE DIELECTRICE” în ​​alte dicționare:

    Denumirea dată de Michael Faraday corpurilor care nu conduc sau, în caz contrar, conduc prost electricitatea, cum ar fi aerul, sticla, diverse rășini, sulful etc. Astfel de corpuri mai sunt numite și izolatori. Înainte de cercetările lui Faraday, efectuate în anii 30... ...

    Numele dat de Michael Faraday corpurilor care sunt neconductoare sau, cu alte cuvinte, slab conductoare de electricitate, cum ar fi aerul, sticla, diverse rășini, sulful etc. Astfel de corpuri mai sunt numite și izolatori. Înainte de cercetările lui Faraday din anii 1930... Enciclopedia lui Brockhaus și Efron

    Conductoare slabe de electricitate și, prin urmare, utilizate pentru izolarea conductorilor. Dicționar de cuvinte străine incluse în limba rusă. Chudinov A.N., 1910. IZOLATORI SAU CORPURI DIELECTRICE în general, toate corpurile care sunt slab conductoare... ... Dicționar de cuvinte străine ale limbii ruse

    Substanțe care nu conduc bine electricitatea. Termenul „D”. (din grecescul diá prin și engleză electric electric) a fost introdus de M. Faraday (Vezi Faraday) pentru a desemna substanțele prin care pătrund câmpurile electrice. In orice substanta...... Marea Enciclopedie Sovietică

    UNDE ULTRA-SCURTE- au fost utilizate pentru prima dată în terapia Schliephake. Curenții alternativi utilizați în diatermie se caracterizează printr-o frecvență de 800.000 până la 1 milion de oscilații pe secundă cu o lungime de undă de 300.400 m În crustă, curenții cu o frecvență de 10 ... Marea Enciclopedie Medicală

    electric- 3,45 electrice [electronice, electronice programabile]; E/E/PE (electric/electronic/programabil electronic; E/E/PE) bazat pe tehnologie electrică și/sau electronică și/sau electronică programabilă. Sursă … Dicționar-carte de referință de termeni ai documentației normative și tehnice

    Dicţionar Enciclopedic F.A. Brockhaus și I.A. Efron

    Una dintre ramurile studiului fenomenelor electrice, care include studiul distribuției energiei electrice, sub rezerva echilibrului său, pe corpuri și determinarea acelor forțe electrice care apar în acest caz. Bazele lui E. au fost puse prin lucrarea... ... Dicţionar Enciclopedic F.A. Brockhaus și I.A. Efron

    Electrodinamică clasică ... Wikipedia

    Electrodinamică clasică Câmp magnetic al unui solenoid Electricitate Magnetism Electrostatică Legea lui Coulomb ... Wikipedia

Cărți

  • Principii fundamentale ale proceselor de depunere chimică a filmelor și structurilor pentru nanoelectronică, Echipa de autori, Monografia prezintă rezultatele dezvoltării proceselor de depunere chimică în vapori a filmelor metalice și dielectrice folosind materii prime volatile netradiționale... Categorie: Literatură tehnică Seria: Proiecte de integrare a SB RAS Editura: Întreprinderea Unitară Federală de Stat „Editura SB RAS”, carte electronică(fb2, fb3, epub, mobi, pdf, html, pdb, lit, doc, rtf, txt)
  • Manual de fizică a stării solide pentru ingineri, Gurtov V., Osaulenko R., Manualul este o prezentare sistematică și accesibilă a cursului de fizica solidului, care conține elementele de bază ale fizicii materiei condensate și aplicațiile acesteia pentru... Categorie: