Dielektrik cisimler. Aktif dielektrikler Dielektriklerden yapılmış cisimlerin isimleri nelerdir?

Kondüktör- içinde bir elektrik alanının etkisi altında hareket edebilen yeterli sayıda serbest elektrik yükü içeren bir gövdedir. Uygulanan bir elektrik alanının etkisi altında iletkenlerde bir elektrik akımı ortaya çıkabilir. Tüm metaller, tuz ve asit çözeltileri, nemli toprak, insan ve hayvan vücutları elektrik yüklerini iyi iletir.

Dielektrik veya yalıtkan- İçinde serbest elektrik yükü bulunmayan bir gövde. Yalıtkanlarda elektrik akımı mümkün değildir.

Dielektrikler arasında cam, plastik, kauçuk, karton ve hava bulunur. Dielektriklerden yapılmış gövdelere yalıtkan denir. Tamamen iletken olmayan bir sıvı damıtılır, yani. Arıtılmış su. (başka herhangi bir su (musluk veya deniz) bir miktar yabancı madde içerir ve iletkendir)

Bir dielektrikin elektrik alanında polarizasyonu- pozitif ve negatif yüklerin zıt yönlerde yer değiştirmesi, yani; moleküllerin yönelimi.

Dielektriği karakterize eden fiziksel parametre dielektrik sabitidir. Dielektrik sabiti dağılıma sahip olabilir.

Dielektrikler arasında hava ve diğer gazlar, cam, çeşitli reçineler ve kesinlikle kuru plastikler bulunur. Kimyasal olarak saf su da bir dielektriktir.

Dielektrikler yalnızca yalıtım malzemesi olarak kullanılmaz.

İletkenler ve yalıtkanlar elektriği iletme şekilleri bakımından birbirlerinden farklıdırlar. Bakır gibi iletkenler akımı kolayca iletir, ancak yalıtkanlar (cam) akımı yalnızca yüksek voltajda iletir. Akım miktarını kontrol etmek için iletkenler ve yalıtkanlar kullanılır. Örneğin paratonerde bir iletken kullanılarak yıldırımın zarar vermeden yere düşmesi sağlanır. İzolatörler insanları korumak için anahtarlarda kullanılır.

Bir cihazın akımı iletmesi gerekiyorsa, düşük dirençli iletkenler içerir. Çoğu elektrik kablosu akımı iyi ileten metallerden yapılır. Çoğu zaman iletkenler bakırdan yapılır; bu metal yüksek iletkenliğe (düşük direnç) sahiptir.

Akım bir telden geçtiğinde dirençle karşılaşır. Bu iletkenin ısınmasına neden olur. Bir elektrikli cihaz ısıtıcı olarak kullanılıyorsa, yüksek dirençli iletkenler içerir - örneğin ince nikel veya krom tel.

Bir telin iletkenliği ve direnci telin kalınlığına bağlıdır. İnce teller aynı malzemeden yapılmış kalın tellere göre daha düşük iletkenliğe (yüksek dirence) sahiptir.

Alçak gerilim şebekelerinde, örneğin telefonlarda ince teller kullanılır. Daha kalın iletkenler daha yüksek akımlar için tasarlanmıştır (örneğin elektrikli sobaya güç sağlamak için).

Dielektrik, pratik olarak elektrik akımının geçmesine izin vermeyen bir malzeme veya maddedir. Bu iletkenlik az sayıda elektron ve iyondan kaynaklanmaktadır. Bu parçacıklar iletken olmayan bir malzemede ancak yüksek sıcaklık özellikleri elde edildiğinde oluşturulur. Bu makalede dielektrik nedir tartışılacaktır.

Tanım

Her elektronik veya radyo iletkeni, yarı iletken veya yüklü dielektrik, elektrik akımını kendi içinden geçirir, ancak dielektrik özelliği, 550 V'un üzerindeki yüksek voltajlarda bile içinde küçük bir akımın akmasıdır. Bir dielektrikteki elektrik akımı, yüklü parçacıkların belirli bir yönde (pozitif veya negatif olabilir) hareketidir.

Akım türleri

Dielektriklerin elektriksel iletkenliği aşağıdakilere dayanmaktadır:

• Soğurma akımları, bir denge durumuna ulaşana kadar sabit bir akımda bir dielektrik içinde akan, açıldığında ve ona voltaj uygulandığında ve kapatıldığında yön değiştiren bir akımdır. Alternatif akımda, dielektrikteki voltaj, elektrik alanının etkisinde olduğu süre boyunca orada mevcut olacaktır.
• Elektronik iletkenlik, bir alanın etkisi altında elektronların hareketidir.
• İyonik iletkenlik iyonların hareketidir. Elektrolit çözeltilerinde bulunur - tuzlar, asitler, alkaliler ve birçok dielektrikte.
• Molyonun elektriksel iletkenliği, molyon adı verilen yüklü parçacıkların hareketidir. Kolloidal sistemlerde, emülsiyonlarda ve süspansiyonlarda bulunur. Molyonların bir elektrik alanındaki hareketi olgusuna elektroforez denir.

Toplanma durumlarına ve kimyasal yapılarına göre sınıflandırılırlar. İlki katı, sıvı, gaz halinde ve katılaşana ayrılır. Kimyasal yapılarına göre organik, inorganik ve organoelement malzemelere ayrılırlar.

Toplanma durumuna göre:

• Gazların elektriksel iletkenliği. Gaz halindeki maddeler oldukça düşük bir akım iletkenliğine sahiptir. Dış ve iç, elektronik ve iyonik faktörlerin etkisiyle ortaya çıkan serbest yüklü parçacıkların varlığında meydana gelebilir: X-ışını ve radyoaktif radyasyon, moleküllerin ve yüklü parçacıkların çarpışması, termal faktörler.
• Sıvı bir dielektrikin elektriksel iletkenliği. Bağımlılık faktörleri: moleküler yapı, sıcaklık, safsızlıklar, büyük elektron ve iyon yüklerinin varlığı. Sıvı dielektriklerin elektriksel iletkenliği büyük ölçüde nem ve yabancı maddelerin varlığına bağlıdır. Polar maddelerdeki elektriğin iletkenliği de ayrışmış iyonlara sahip bir sıvı kullanılarak yaratılır. Polar ve polar olmayan sıvıları karşılaştırırken, polar ve polar olmayan sıvıların iletkenlik açısından açık bir avantajı vardır. Bir sıvıyı yabancı maddelerden temizlerseniz, bu onun iletken özelliklerinin azaltılmasına yardımcı olacaktır. İletkenliğin ve sıcaklığın artmasıyla birlikte viskozitesinde bir azalma meydana gelir ve bu da iyon hareketliliğinde bir artışa yol açar.
• Katı dielektrikler. Elektriksel iletkenlikleri yüklü dielektrik parçacıkların ve yabancı maddelerin hareketi ile belirlenir. Güçlü elektrik akımı alanlarında elektriksel iletkenlik ortaya çıkar.

Dielektriklerin fiziksel özellikleri

Malzemenin özgül direnci 10-5 Ohm*m'den az olduğunda iletken olarak sınıflandırılabilirler. 108 Ohm*m'den fazla ise - dielektriklere. Direncin iletkenin direncinden birkaç kat daha büyük olacağı durumlar olabilir. 10-5-108 Ohm*m aralığında bir yarı iletken bulunmaktadır. Metal malzeme mükemmel bir elektrik akımı iletkenidir.

Periyodik tablonun tamamından yalnızca 25 element metal olmayan olarak sınıflandırılır ve bunlardan 12'si yarı iletken özelliklere sahip olabilir. Ancak elbette tablodaki maddelere ek olarak iletken, yarı iletken veya dielektrik özelliklerine sahip çok daha fazla alaşım, bileşim veya kimyasal bileşik vardır. Buna dayanarak çeşitli maddelerin değerleri ile dirençleri arasında kesin bir çizgi çizmek zordur. Örneğin, azaltılmış bir sıcaklık faktöründe, bir yarı iletken bir dielektrik gibi davranacaktır.

Başvuru

İletken olmayan malzemelerin kullanımı çok geniştir çünkü en popüler elektrikli bileşen sınıflarından biridir. Aktif ve pasif formdaki özelliklerinden dolayı kullanılabileceği oldukça netleşmiştir.

Pasif formda dielektriklerin özellikleri, elektrik yalıtım malzemelerinde kullanım için kullanılır.

Aktif formlarında ferroelektriklerde ve ayrıca lazer yayıcı malzemelerde kullanılırlar.

Temel dielektrikler

Yaygın olarak karşılaşılan türler şunları içerir:

• Bardak.
• Lastik.
• Yağ.
• Asfalt.
• Porselen.
• Kuvars.
• Hava.
• Elmas.
• Saf su.
• Plastik.

Sıvı dielektrik nedir?

Bu tip polarizasyon elektrik akımı alanında meydana gelir. Teknolojide malzemeleri dökmek veya emprenye etmek için sıvı iletken olmayan maddeler kullanılır. 3 sınıf sıvı dielektrik vardır:

Petrol yağları hafif viskozdur ve çoğunlukla polar değildir. Genellikle yüksek voltajlı ekipmanlarda kullanılırlar: yüksek voltajlı su. polar olmayan bir dielektriktir. Kablo yağı, 40 kV'a kadar gerilime sahip yalıtkan kağıt tellerin ve ayrıca 120 kV'dan fazla akıma sahip metal bazlı kaplamaların emprenye edilmesinde uygulama alanı bulmuştur. Transformatör yağı, kondansatör yağına göre daha saf bir yapıya sahiptir. Bu tip dielektrik, analog madde ve malzemelerle karşılaştırıldığında yüksek maliyete rağmen üretimde yaygın olarak kullanılmaktadır.

Sentetik dielektrik nedir? Şu anda klorlu karbon esas alınarak üretildiği için yüksek toksisitesi nedeniyle hemen hemen her yerde yasaklanmıştır. Organik silikon bazlı sıvı dielektrik ise güvenli ve çevre dostudur. Bu tip metal paslanmasına neden olmaz ve düşük higroskopik özelliklere sahiptir. Yanmazlığı, termal özellikleri ve oksidatif stabilitesi nedeniyle özellikle popüler olan bir organoflor bileşiği içeren sıvılaştırılmış bir dielektrik vardır.

Ve son tip bitkisel yağlardır. Bunlar zayıf polar dielektriklerdir; bunlar arasında keten, hintyağı, tung ve kenevir bulunur. Hint yağı oldukça sıcaktır ve kağıt kapasitörlerde kullanılır. Geri kalan yağlar buharlaşabilir. İçlerindeki buharlaşma doğal buharlaşmadan değil, polimerizasyon adı verilen kimyasal reaksiyondan kaynaklanır. Emaye ve boyalarda aktif olarak kullanılır.

Çözüm

Makale bir dielektrikin ne olduğunu ayrıntılı olarak tartıştı. Çeşitli türlerden ve özelliklerinden bahsedildi. Elbette özelliklerinin inceliklerini anlamak için onlarla ilgili fizik bölümünü daha derinlemesine incelemeniz gerekecektir.

İletken, bir elektrik alanının etkisi altında hareket edebilen yeterli miktarda serbest elektrik yükü içeren bir gövdedir.
Uygulanan bir elektrik alanının etkisi altında iletkenlerde bir elektrik akımı ortaya çıkabilir.
Tüm metaller, tuz ve asit çözeltileri, nemli toprak, insan ve hayvan vücutları elektrik yüklerini iyi iletir.

Bir yalıtkan (veya dielektrik), içinde serbest elektrik yükleri içermeyen bir gövdedir.
Yalıtkanlarda elektrik akımı mümkün değildir.
Dielektrikler arasında cam, plastik, kauçuk, karton ve hava bulunur. Dielektriklerden yapılmış gövdelere yalıtkan denir.
Tamamen iletken olmayan bir sıvı damıtılır, yani. Arıtılmış su,
(başka herhangi bir su (musluk veya deniz) bir miktar yabancı madde içerir ve iletkendir)

METALLERDE ELEKTRİK AKIMI

Bir metalde her zaman çok sayıda serbest elektron bulunur.
Metal iletkenlerdeki elektrik akımı, bir akım kaynağının yarattığı elektrik alanının etkisi altında serbest elektronların düzenli hareketidir.

SIVILARDA ELEKTRİK AKIMI

Tuz ve asit çözeltilerinin yanı sıra sıradan su (damıtılmış hariç) elektrik akımını iletebilir.
Elektrik akımını iletebilen çözeltiye elektrolit denir.
Bir çözeltide çözünen maddenin molekülleri, çözücünün etkisiyle pozitif ve negatif iyonlara dönüştürülür. Çözeltiye uygulanan bir elektrik alanının etkisi altında iyonlar hareket edebilir: negatif iyonlar - pozitif elektrota, pozitif iyonlar - negatif elektrota.
Elektrolitte bir elektrik akımı meydana gelir.
Akım elektrolitten geçtiğinde, çözeltinin içerdiği saf maddeler elektrotların üzerine salınır. Bu olaya elektroliz denir
Elektrik akımının etkisiyle elektrolitte geri dönüşü olmayan kimyasal değişiklikler meydana gelir ve elektrik akımını daha da korumak için yenisiyle değiştirilmesi gerekir.

İLGİNÇ

17. yüzyılda William Gilbert birçok cismin sürtünmeyle elektriklenme yeteneğine sahip olduğunu tespit ettikten sonra, bilimde tüm cisimlerin elektriklenme açısından iki türe ayrıldığına inanılıyordu: sürtünmeyle elektriklenebilen cisimler ve sürtünmeyle elektriklenebilen cisimler. sürtünmeyle elektriklenmez.
Bazı cisimlerin elektrik dağıtma yeteneğine de sahip olduğu ancak 18. yüzyılın ilk yarısında keşfedildi. Bu yöndeki ilk deneyler İngiliz fizikçi Gray tarafından gerçekleştirildi. 1729'da Gray elektriksel iletkenlik olgusunu keşfetti. Elektriğin bir vücuttan diğerine metal bir tel aracılığıyla aktarılabildiğini buldu. Elektrik ipek ipliği boyunca yayılmadı. Maddeleri elektriği iletken olanlara ve yalıtkanlara ayıran kişi Gray'di. Sadece 1739'da nihayet tüm gövdelerin iletkenlere ve dielektriklere bölünmesi gerektiği belirlendi.
___

19. yüzyılın başlarında elektrikli balığın deşarjının metallerden geçtiği ancak cam ve havadan geçmediği anlaşıldı.

BİLİYOR MUSUNUZ

Galvanosteji.

Nesnelerin elektroliz kullanılarak metal bir tabaka ile kaplanmasına elektrokaplama denir. Sadece metal nesneler değil, ahşap nesneler, bitki yaprakları, danteller ve ölü böcekler de metalize edilebilir. Öncelikle bu nesneleri sertleştirmeniz ve bunu yapmak için onları bir süre erimiş balmumu içinde tutmanız gerekir.
Daha sonra bunları iletken hale getirmek için bunları bir grafit tabakasıyla eşit bir şekilde örtün (örneğin, kurşun kalemle ovalayarak) ve bir elektrot olarak galvanik bir elektrolit banyosuna daldırarak bir süre elektriği buradan geçirin. akım. Bir süre sonra çözeltinin içerdiği metal bu elektrotun üzerine salınacak ve nesneyi eşit şekilde kaplayacaktır.

Part krallığı dönemine kadar uzanan arkeolojik kazılar, ürünlerin elektrokaplama ve gümüşleme işlemlerinin iki bin yıl önce yapıldığını varsaymamıza olanak tanıyor!
Bu aynı zamanda Mısır firavunlarının mezarlarında yapılan buluntularla da kanıtlanmaktadır.

ELEKTROLİTLERLE DENEYLER

1. Bir bakır sülfat çözeltisi alırsanız, bir elektrik devresi kurarsanız ve elektrotları (kalemdeki grafit çubuklar) çözeltiye daldırırsanız, ampul yanacaktır. Akım var!
Pil negatifine bağlı elektrodu alüminyum bir düğmeyle değiştirerek deneyi tekrarlayın. Bir süre sonra “altın” olacak, yani. bakır bir tabaka ile kaplanacaktır. Bu galvanosteji olgusudur.

2. İhtiyacımız olacak: güçlü bir sofra tuzu çözeltisine sahip bir bardak, bir el feneri pili, yaklaşık 10 cm uzunluğunda iki parça bakır tel. Telin uçlarını ince zımpara kağıdıyla temizleyin. Telin bir ucunu akünün her kutbuna bağlayın. Tellerin serbest uçlarını solüsyonlu bir bardağa batırın. Telin alçaltılmış uçlarının yakınında kabarcıklar yükseliyor!

KENDİN YAP!

1. Bir ölçüm cihazı yapın - bir maddenin elektrik akımı iletkeni olup olmadığını belirlemek için bir test cihazı. Bunu yapmak için bir bataryaya, bir el feneri lambasına ve bağlantı kablolarına ihtiyacınız var. Monte edilmiş elektrik devresini incelenen iletkene kapatın ve lamba ışığının varlığına veya yokluğuna göre maddenin iletken olup olmadığını belirleyin.

2. Bir sıvıda serbest elektrik yüklerinin varlığını şu şekilde gösterebilirsiniz: metal bir su ısıtıcısını ve iletkenli bir kalorimetreden bir alüminyum camı bir galvanometreye bağlayın. Su ısıtıcısına su dökün ve içinde biraz tuz eritin. Su ısıtıcısından bardağa ince bir akıntıyla tuzlu su dökmeye başlayın; galvanometre elektrik akımının varlığını gösterecektir. Jetin uzunluğunu ve kalınlığını değiştirerek mevcut güçteki değişimi izleyin.

Topraklamayı kurarken teli 2,5 m derinliğe kadar gömmek iyidir. Ancak saha koşullarında.
Bu her zaman mümkün değil. Bu nedenle topraklama çoğu zaman yere çakılan pim şeklinde yapılır. Bu durumda topraklama alanını tuzlu su ile sulamak neden faydalıdır?

HAYIR-ben-ben!

Elektrik tesisatlarında yangın çıkması durumunda derhal anahtarı kapatmalısınız. Elektrik akımının neden olduğu yangın, su veya sıradan bir yangın söndürücü ile söndürülemez çünkü su akışı bir iletkendir ve devreyi tekrar kapatarak yangının nedenini düzeltebilir. Bu durumda kuru kum veya kumlamalı yangın söndürücü kullanılması gerekir.

İNSAN VÜCUDU ELEKTRİĞİN İLETKENİDİR

Bir kişiye kazara enerji verilirse yaralanma ve hatta ölüm meydana gelebilir.

Elektrik devreleriyle çalışırken şunları YAPMAYIN:
- Çıplak kablolara aynı anda iki elinizle dokunamazsınız.
- Yerde veya nemli (hatta çimento veya ahşap) zemin üzerinde dururken çıplak tele dokunmayın.
- Arızalı elektrikli aletleri kullanmayınız.
- bir elektrikli cihazı güç kaynağından ayırmadan onaramazsınız.

Elektrik çarpması mağduruna ilk yardım.

Çoğu zaman kişi kendisini akım taşıyan tellerden kurtaramaz çünkü... Elektrik akımı sarsıcı kas kasılmalarına neden olur veya mağdur bilincini kaybeder. Öncelikle kişiyi akım taşıyan kablolardan ayırmanız gerekir. Bunu yapmak için akımı kapatmanız veya sayacın yanında bulunan sigortaları sökmeniz gerekir. Anahtar uzaktaysa, onu telden uzaklaştırmak için tahta bir çubuk (iletken olmayan nesne) kullanmanız gerekir. Ayaklarınızın altında yalıtkan bir yüzey bulunmalıdır: kauçuk bir paspas, kuru tahtalar veya linolyum. Mağduru tellerden ancak çıplak ellerinizle, kuru giysilerin uçlarından tutarak ve tek elle çekebilirsiniz. Yere bağlı olanlara dokunmayın. iletken nesneler!
Daha sonra mağdur sırt üstü yatırılmalı ve doktor çağrılmalıdır.

Parmaklarınızı sokete sokmayın, daha sonra işinize yarayacaktır!

TANIM, AMAÇ VE SINIFLANDIRMA

ELEKTRİK YALITIM MALZEMELERİ

Dielektrikler- elektrostatik alanların uzun süre var olabileceği maddeler. Bu malzemeler, iletken olanların aksine, kendilerine uygulanan sabit voltajın etkisi altında pratik olarak elektrik akımı iletmezler.

Elektrik yalıtımının amacı öncelikle, bir elektrikli cihazın çalışması için istenmeyen yollardan akımın geçişini önlemektir. Ayrıca elektrikli cihazlardaki dielektrikler, özellikle kapasitörler, gerekli kapasitansın sağlanmasında aktif rol oynar.

Dipol dielektrikler, molekülleri uzayda asimetrik olarak düzenlenmiş olanlardır; genellikle nötr dielektriklerden daha yüksek bir dielektrik sabitine sahiptirler. Dipol dielektrikler daha higroskopiktir ve nötr olanlara göre suyla daha kolay ıslatılır.

Dielektrikler ayrıca ikiye ayrılır: heteropolar (iyonik), Molekülleri nispeten kolaylıkla zıt yüklü parçalara bölünebilen (iyonlar) ve homeopolar, iyonlara bölünmez.

Kimyasal bileşimlerine göre elektrik yalıtım malzemeleri ikiye ayrılır: organik, V Bileşimi karbon içeren ve inorganik, karbon içermez. Genellikle, inorganik malzemeler daha yüksek ısı direncine sahiptir, organikten daha

DİELEKTRİKLERİN ELEKTRİK İLETKENLİĞİ

Amaçları gereği, sabit voltajın etkisi altındaki dielektrikler, akımın geçişine hiçbir şekilde izin vermemelidir; iletken olmayanlar Bununla birlikte, pratikte kullanılan tüm elektrik yalıtım malzemeleri, sabit bir voltaj uygulandığında, sözde önemsiz bir akım geçirir. kaçak akım. Dolayısıyla elektrik yalıtım malzemelerinin direnci çok büyük olmasına rağmen sonsuz değildir.

Rezistans yalıtım bölümü, bu yalıtım bölümüne uygulanan DC voltajının oranına eşittir sen (volt cinsinden) kaçak akıma BEN(amper cinsinden) bu bölüm aracılığıyla:

Yalıtımın iletkenliği

.

Ayırt etmek hacimsel direnç izolasyon R V , Yalıtımın kalınlığı boyunca akımın geçişine oluşturduğu engelin sayısal olarak belirlenmesi ve yüzey direnciR S Yalıtım yüzeyi boyunca akımın geçişine yönelik bir engeli tanımlamak ve nem, kirlenme vb. nedeniyle dielektrik yüzey katmanının artan iletkenliğinin varlığını karakterize etmek.

İç direnç yalıtım, elektrotlar, hacim ve yüzey arasında paralel bağlanan iki direncin sonucu olarak tanımlanır:

Kesitli düz bir yalıtım bölümü için S[cm 2 ] ve kalınlık H[cm] hacimsel direnç (kenarların etkisi hariç) şuna eşittir:

.

Sayısal olarak ρ V kenarı 1 olan bir küpün direncine (Ohm cinsinden) eşittir santimetre Belirli bir malzemenin, eğer akım küpün iki zıt yüzünden geçerse:

.

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

Hacimsel direncin tersi

,

isminde spesifik hacim iletkenliği malzeme.

Değerler ρ V pratikte kullanılan katı ve sıvı elektrik yalıtım malzemeleri yaklaşık 10 8 -10 10 arasında değişmektedir. Ohm∙cmönemsiz durumlarda kullanılan nispeten düşük kaliteli malzemeler için (ahşap, mermer, asbestli çimento vb.) 10 16 -10 18'e kadar Ohm∙cm amber, polistiren, polietilen vb. malzemeler için. İyonize olmayan gazlar için ρ V yaklaşık 10 19 -10 20 Ohm∙cm Yüksek kaliteli bir katı dielektrik ile iyi bir iletkenin (normal sıcaklıkta) direnç oranı, 10 22 -10 24 düzeyinde devasa bir sayı ile ifade edilir.

Spesifik yüzey direnciρ S Bir elektrik yalıtım malzemesinin kendisinden yapılan yalıtımda yüzey direnci oluşturma özelliğini karakterize eder. Uzunluğu paralel düz kenarlara sahip elektrotlar arasındaki yüzey direnci (kenarların etkisi ihmal edilerek) B, birbirinden belli bir mesafede bulunan A, malzemenin kalınlığı boyunca hacimsel sızıntı akımı hariç tutulduğunda, şuna eşittir: , Nerede .

Büyüklük ρ S Belirli bir malzemenin yüzeyindeki bir karenin (herhangi bir boyuttaki) direncine sayısal olarak eşittir , eğer akım bu karenin karşılıklı iki kenarını sınırlayan elektrotlara veriliyorsa .

Dielektriklerin elektriksel iletkenliğinin fiziksel doğası

Dielektriklerin elektriksel iletkenliği, içlerindeki serbest (yani belirli moleküllerle ilişkili olmayan ve uygulanan bir elektrik alanının etkisi altında hareket edebilen) yüklü parçacıkların varlığıyla açıklanır: iyonlar, molyonlar (kolloidal parçacıklar) ve bazen elektronlar.

Çoğu elektrik yalıtım malzemesi için en tipik olanı iyonik iletkenlik. Bazı durumlarda dielektrik maddenin ana maddesinin elektrolize tabi tutulduğuna dikkat edilmelidir; Bunun bir örneği, şeffaflığı nedeniyle elektroliz ürünlerinin salınımının doğrudan gözlemlenebildiği camdır. İletkenliği azaltmak için ısıtılan camdan doğru akım geçtiğinde, katotta başta sodyum olmak üzere camı oluşturan metallerin karakteristik ağaç benzeri birikintileri (“dendritler”) oluşur. Daha da sık olarak, dielektrik ana maddesinin moleküllerinin kolayca iyonize olma kabiliyetine sahip olmadığı, ancak dielektrikte neredeyse kaçınılmaz olarak mevcut olan safsızlıklar - nem, tuzlar, asitlerin safsızlıkları nedeniyle iyonik elektriksel iletkenliğin meydana geldiği durumlar gözlenir. alkaliler vb. Bazen kimyasal analizle tespit edilmesi zor olan safsızlıklara sahip çok küçük olanlar bile bir maddenin iletkenliğini önemli ölçüde etkileyebilir; Bu nedenle dielektrik üretiminde ve genel olarak elektrik yalıtım teknolojisinde başlangıç ​​ürünlerinin saflığı ve işyerinin temizliği çok önemlidir. İyonik iletkenliğe sahip bir dielektrikte, Faraday yasası, yani yalıtımdan geçen elektrik miktarı (sabit akımda) ile elektroliz sırasında salınan madde miktarı arasındaki orantıya sıkı sıkıya uyulur.

Artırırken sıcaklık Elektrik yalıtım malzemelerinin direnci genellikle büyük ölçüde azalır. Açıkçası, elektrik yalıtımının çalışma koşulları daha ağır hale geliyor. Düşük sıcaklıklarda ise tam tersine çok zayıf dielektrikler bile yüksek değerler elde eder. ρ V .

Küçük miktarlarda suyun varlığı bile önemli ölçüde azaltabilir. ρ V dielektrik. Bu, suda bulunan safsızlıkların iyonlara ayrıştığı veya suyun varlığının, maddenin moleküllerinin ayrışmasına katkıda bulunabileceği gerçeğiyle açıklanmaktadır. Böylece elektrik yalıtımının çalışma koşulları daha da zorlaşır. hidrasyon. Nemlendirmenin değişim üzerinde çok güçlü bir etkisi vardır. ρ V nemin lifler boyunca sürekli filmler oluşturabildiği lifli ve diğer bazı malzemeler - dielektrikin tamamını bir elektrottan diğerine nüfuz eden "köprüler".

Kuruduktan sonra neme karşı koruma sağlamak için higroskopik malzemeler higroskopik olmayan vernikler, bileşikler vb. ile emprenye edilir veya kaplanır. kurutma elektrik yalıtımı, içindeki nem giderilir ve direnci artar. Bu nedenle sıcaklık arttıkça ρ V nemlendirilmiş malzeme ilk başta bile büyüyebilir (nemin uzaklaştırılmasının etkisi sıcaklığın arttırılmasının etkisinden daha ağır basıyorsa) ve ancak nemin önemli bir kısmı çıkarıldıktan sonra bir azalma başlar ρ V .

Yalıtım direnci azalabilir voltaj artışı, pratik açıdan önemli olan: çalışma voltajından daha düşük bir voltajda yalıtım direncini (makinenin, kablonun, kapasitörün vb.) ölçerek, olduğundan fazla tahmin edilen bir direnç değeri elde edebiliriz.

Bağımlılık R itibaren voltaj değeri bir dizi nedenden dolayı açıklanmaktadır:

dielektrikte uzay yüklerinin oluşumu;

elektrotlar ile ölçülen izolasyon arasında zayıf temas vb.

Yeterince yüksek voltajlarda elektronlar elektrik alan kuvvetleri tarafından serbest bırakılabilir; bu durumda oluşturulan ek elektronik iletkenlik, genel elektrik iletkenliğinde önemli bir artışa yol açar. Bu fenomen dielektrik bozulmanın gelişmesinden önce gelir.

Katı bir dielektrik üzerine sabit bir voltaj uygulandığında, çoğu durumda akım zamanla kademeli olarak azalır ve asimptotik olarak belirli bir kararlı durum değerine yaklaşır. Böylece yavaş yavaş dielektrik iletkenliği artar ve direnç azalır. İletkenliğin zamanla değişmesi, uzay yüklerinin oluşumunun etkisiyle, dielektrikteki elektroliz işlemleriyle ve diğer nedenlerle ilişkilidir.

Spesifik yüzey direncindeki değişikliklerin karakteri ρ S Dielektriklerin çeşitli faktörlerden (sıcaklık, nem, voltaj, voltaja maruz kalma süresi) değişimi doğasına benzer ρ V yukarıda tartışılan. Büyüklük ρ S higroskopik dielektrikler neme karşı çok hassastır.

Dielektriklerin polarizasyonu

Dielektriklerin en önemli özelliği dışarıdan uygulanan elektrik voltajının etkisi altında polarize olabilmeleridir. Polarizasyon, bir dielektrikteki yüklü malzeme parçacıklarının uzaysal pozisyonundaki bir değişikliğe iner ve dielektrik, indüklenen elektrik torku, ve içinde bir elektrik yükü oluşur. Gerilimin uygulandığı elektrotlu yalıtımın bir bölümünü düşünürsek sen [V], o zaman bu bölümün yükü Q [Cl] ifadeyle belirlenir

Q= C.U. .

Burada İLE belirli bir yalıtım bölümünün farad cinsinden ölçülen kapasitansıdır (F).

Yalıtım kapasitesi hem malzemeye (dielektrik) hem de yalıtımın geometrik boyutlarına ve konfigürasyonuna bağlıdır.

Belirli bir dielektrik maddenin elektriksel kapasitans oluşturma yeteneğine denir. dielektrik sabiti ve belirlenmiş ε . Büyüklük ε vakum bir olarak alınır.

İzin vermek İLE Ö- isteğe bağlı şekil ve boyutta bir vakum kapasitörünün kapasitesi. Kapasitör plakalarının boyutunu, şeklini ve göreceli konumunu değiştirmeden plakaları arasındaki boşluk dielektrik sabiti olan bir malzeme ile doldurulursa ε daha sonra kapasitörün kapasitansı artacak ve değere ulaşacaktır.

C=εC Ö .

Dolayısıyla, bir maddenin dielektrik sabiti, kapasitör elektrotlarının boyutu ve şekli değiştirilmeden elektrotlar arasındaki boşluk belirli bir maddeyle doldurulursa, vakum kapasitörünün kapasitesinin kaç kat artacağını gösteren bir sayıdır. Belirli geometrik boyutlara ve şekle sahip bir kapasitörün kapasitansı doğru orantılıdır ε dielektrik.

Dielektrik sabitinin değeri elektrostatikteki birçok temel denklemde yer alır. Evet, yasaya göre kolye büyüklükteki iki nokta elektrik yükünün karşılıklı itme kuvveti Q 1 ve Q Dielektrik sabiti olan bir ortamda bulunan 2 (mutlak yük birimleri) ε birbirinden belli bir mesafede H[santimetre] , dır-dir:

Dielektrik sabiti boyutsuz bir miktardır. Gazlar için bu değer 1'e çok yakındır. Yani normal koşullardaki hava için ε= 1.00058. Çoğu sıvı ve katı elektrik yalıtım malzemesi için ε – birkaç birim sırasına göre, daha az sıklıkla onlarca ve çok nadiren 100'ü aşar. Özel bir sınıftaki bazı maddeler - ferroelektrikler - belirli koşullar altında olağanüstü yüksek dielektrik sabiti değerlerine sahiptir.

Polarizasyonun fiziksel özü

İletkenlik gibi polarizasyon da elektrik yüklerinin uzaydaki hareketinden kaynaklanır. Bu iki fenomen arasındaki farklar:

kutuplaşma bir değişime neden olur ilgili belirli bir molekülün sınırlarının ötesine geçemeyen belirli yük molekülleri ile iletkenlik, bir dielektrik içinde nispeten büyük bir mesafe boyunca hareket edebilen serbest yüklerin hareketinden (sürüklenmesinden) kaynaklanır;

polarizasyon yer değiştirmesi – yüklerin elastik kayması; dielektrik malzemeye uygulanan voltajın sona ermesi üzerine, yeri değişen yükler orijinal konumlarına dönme eğilimi gösterir; bu, iletkenlik için tipik değildir;

homojen bir malzemenin polarizasyonu hemen hemen tüm dielektrik moleküllerde meydana gelirken, dielektriklerin elektriksel iletkenliği genellikle az miktarda yabancı maddenin (kirleticilerin) varlığıyla belirlenir.

Dielektrik malzemeye dışarıdan sabit bir voltaj uygulandığı sürece iletim akımı mevcutken, önyargı akımı (kapasitif akım) yalnızca doğrudan voltaj açıldığında veya kapatıldığında veya hatta uygulanan voltajın büyüklüğü değiştiğinde meydana gelir; uzun zamandır sadece etki altındaki dielektrikte kapasitif bir akım var alternatif voltaj.

En tipik polarizasyon türleri elektronik, iyonik ve dipoldür.

Elektronik polarizasyon- elektron yörüngelerinin atom çekirdeğine göre yer değiştirmesi. Harici bir elektrik alanı uygulandığında elektronik polarizasyon çok kısa bir sürede (yaklaşık 10 -15 saniye) gerçekleşir. saniye).

İyonik polarizasyon(iyonik dielektrikler için) - molekülü oluşturan iyonların birbirlerine göre yer değiştirmesi. Bu polarizasyon, elektronik polarizasyondan daha uzun periyotlarda meydana gelir, ancak aynı zamanda çok kısa periyotlarda (yaklaşık 10-13 saniye) meydana gelir.

Elektronik ve iyon polarizasyonu - çeşitleri deformasyon polarizasyonu, yüklerin dış elektrik alanı yönünde birbirine göre kaymasını temsil eder.

Dipol (yönelim) polarizasyonu bir maddenin dipol moleküllerinin dönüşüne (yönelimine) gelir. Bu polarizasyon, deformasyon polarizasyonuyla karşılaştırıldığında sayısal olarak büyüktür ve tamamen farklı maddelerin molekülleri için farklı olan ancak deformasyon polarizasyonunun süresinden önemli ölçüde daha uzun olan zaman aralıklarında meydana gelir.

Nötr dielektriklerde yalnızca deformasyon polarizasyonunun meydana gelebileceği açıktır. Bu dielektrikler nispeten düşük bir dielektrik sabitine sahiptir (örneğin, sıvı ve katı hidrokarbonlar için). ε yaklaşık 1.9-2.8).

Tablo 1.1

Bazı maddelerin dielektrik sabiti

Deformasyon polarizasyonuna ek olarak yönelim polarizasyonunun da gözlendiği dipol dielektrikler, nötr dielektriklere kıyasla daha yüksek dielektrik sabiti değerlerine sahiptir ve örneğin su için dipol dielektriklerde, ε = 82.

Genel olarak konuşursak, bir dipol maddenin dielektrik sabiti, molekülün boyutu (veya molekül ağırlığı) ne kadar küçük olursa o kadar büyüktür. Evet oldukça büyük ε su molekülünün çok küçük olmasından kaynaklanmaktadır.

Dielektrik sabitinin frekansa bağımlılığı. Deformasyon polarizasyonunun oluşma süresi, modern radyo elektroniğinde kullanılan en yüksek frekanslarda bile gerilim işaretindeki değişim zamanıyla karşılaştırıldığında çok kısa olduğundan, nötr dielektriklerin polarizasyonu, mümkün olan en kısa sürede tam olarak kurulmayı başarır. alternatif voltajın yarım döngüsüyle karşılaştırıldığında ihmal edilir. Bu nedenle pratikte önemli bir bağımlılık yoktur ε frekanstan nötr dielektrikler bunu yapmaz.

Dipol dielektrikler için alternatif voltajın frekansı arttıkça değer ε ilk başta da değişmeden kalır, ancak belirli bir noktadan başlayarak kritik frekans, kutuplaşmanın kendisini bir yarım döngüde tam olarak kurmak için zamanı olmadığında, ε nötr dielektriklerin karakteristik değerlerine çok yüksek frekanslarda yaklaşarak azalmaya başlar; Sıcaklık arttıkça kritik frekans artar.

Keskin bir şekilde homojen olmayan dielektrikler,özellikle su içeren dielektriklerde, sözde olay ara katmanNuh kutuplaşma. Katmanlar arası polarizasyon, dielektrikler arasındaki arayüzlerde (nemli bir dielektrik durumunda, yayılan suyun yüzeyinde) elektrik yüklerinin birikmesine indirgenir. Katmanlar arası polarizasyon oluşturma süreçleri çok yavaştır ve dakikalar, hatta saatler sürebilir. Bu nedenle, yalıtıma uygulanan alternatif voltajın frekansı ne kadar düşük olursa, ikincisinin nemlendirilmesi nedeniyle yalıtım kapasitesindeki artış o kadar büyük olur.

KAFADielektrik sabitinin sıcaklığa bağımlılığı. Nötr dielektrikler için ε sıcaklığa zayıf bir şekilde bağlıdır; maddenin termal genleşmesi nedeniyle ikincisi arttıkça azalır, yani maddenin birim hacmi başına polarize olabilen moleküllerin sayısındaki azalma.

Düşük sıcaklıklardaki dipol dielektriklerde, madde yüksek viskoziteye sahip olduğunda, dipol moleküllerinin alan boyunca oryantasyonu çoğu durumda imkansızdır veya her durumda zordur. Sıcaklık arttıkça ve viskozite azaldıkça dipol oryantasyonu olasılığı kolaylaşır ve sonuç olarak ε önemli ölçüde artar. Yüksek sıcaklıklarda, moleküllerin termal kaotik termal titreşimlerinin artması nedeniyle moleküler yönelimin düzenlilik derecesi azalır ve bu da yine azalmaya yol açar. ε .

İyonik polarizasyona sahip kristallerde, camsı faz içeriği yüksek olan camlarda, porselenlerde ve diğer seramik türlerinde dielektrik sabiti artan sıcaklıkla birlikte artar.

DİELEKTRİK GÖVDELER

DİELEKTRİK GÖVDELER

Aksi halde yalıtkanlar yani elektriği iletmeyen cisimler iletken değildir.

Rus dilinde kullanıma giren yabancı kelimelerin tam bir sözlüğü - Popov M., 1907 .

DİELEKTRİK GÖVDELER

iletken olmayan elektrik, yalıtkanlar.

, 1907 .

İZOLATÖRLER VEYA DİELEKTRİK GÖVDELER

genel olarak elektriği kötü ileten ve iletkenleri yalıtmaya yarayan tüm gövdeler; özellikle bu isim kullanılan cam veya porselen bardakları ifade eder. Telin direklere bağlandığı noktalarda yalıtılması için telgraf hattı üzerinde.

Rus dilinde yer alan yabancı kelimeler sözlüğü - Pavlenkov F., 1907 .

Diğer sözlüklerde "DİELEKTRİK GÖVDELER" in neler olduğuna bakın:

Michael Faraday tarafından hava, cam, çeşitli reçineler, kükürt vb. gibi elektriği iletmeyen veya başka şekilde kötü ileten cisimlere verilen isim. Bu tür cisimlere yalıtkanlar da denir. Faraday'ın 30'lu yıllarda yaptığı araştırmadan önce... ...

Michael Faraday'ın hava, cam, çeşitli reçineler, kükürt vb. gibi elektriği iletmeyen, başka bir deyişle elektriği zayıf ileten cisimlere verdiği isim. Bu tür cisimlere yalıtkan da denir. Faraday'ın 1930'lardaki araştırmasından önce... Brockhaus ve Efron Ansiklopedisi

Zayıf elektrik iletkenleri ve bu nedenle iletkenleri yalıtmak için kullanılır. Rus dilinde yer alan yabancı kelimeler sözlüğü. Chudinov A.N., 1910. Genel olarak İZOLATÖRLER VEYA DİELEKTRİK GÖVDELER, zayıf iletkenliğe sahip tüm cisimler... ... Rus dilinin yabancı kelimeler sözlüğü

Elektriği iyi iletmeyen maddeler. "D." terimi (Yunanca diá'dan İngilizce elektrik elektriğine kadar) M. Faraday (bkz. Faraday) tarafından elektrik alanlarının nüfuz ettiği maddeleri belirtmek için tanıtıldı. Herhangi bir maddede... ... Büyük Sovyet Ansiklopedisi

ULTRA KISA DALGALAR- ilk kez Schliephake terapisinde kullanıldı. Diyatermide kullanılan alternatif akımlar, saniyede 800.000 ila 1 milyon salınım frekansı ve 300.400 m dalga boyu ile karakterize edilir. Kabukta, 10 ... Büyük Tıp Ansiklopedisi

elektrik- 3,45 elektrik [elektronik, programlanabilir elektronik]; E/E/PE (elektrik/elektronik/programlanabilir elektronik; E/E/PE), elektrik ve/veya elektronik ve/veya programlanabilir elektronik teknolojisini temel alır. Kaynak … Normatif ve teknik dokümantasyon açısından sözlük referans kitabı

Ansiklopedik Sözlük F.A. Brockhaus ve I.A. Efron

Elektriğin dengesine bağlı olarak cisimler üzerindeki dağılımının incelenmesini ve bu durumda ortaya çıkan elektriksel kuvvetlerin belirlenmesini içeren elektrik olaylarının incelenmesinin dallarından biri. E.'nin temeli çalışmayla atıldı... ... Ansiklopedik Sözlük F.A. Brockhaus ve I.A. Efron

Klasik elektrodinamik ... Vikipedi

Klasik elektrodinamik Bir solenoidin manyetik alanı Elektrik Manyetizma Elektrostatik Coulomb Yasası ... Vikipedi

Kitabın

• Nanoelektronik için filmlerin ve yapıların kimyasal biriktirme işlemlerinin temel prensipleri, Yazar Ekibi, Monograf, geleneksel olmayan uçucu başlangıç ​​malzemeleri kullanılarak metal ve dielektrik filmlerin kimyasal buhar biriktirme işlemlerinin geliştirilmesinin sonuçlarını sunar... Kategori: Teknik literatür Seri: SB RAS'ın entegrasyon projeleri Yayıncı: Federal Devlet Üniter Kuruluşu "Yayınevi SB RAS", e-Kitap(fb2, fb3, epub, mobi, pdf, html, pdb, lit, doc, rtf, txt)
• Mühendisler için Katı Hal Fiziği Ders Kitabı, Gurtov V., Osaulenko R., Ders kitabı, katı hal fiziği dersinin sistematik ve erişilebilir bir sunumudur ve yoğun madde fiziğinin temel unsurlarını ve bunun uygulamalara yönelik uygulamalarını içerir... Kategori: