Izolacijski materijali su dizajnirani da ograni?e kontakte konstrukcija i pojedina?nih elemenata s odre?enim medijima. Gra?evinska voda, para i toplo izolacioni materijali. U podru?jima gdje se koriste elektri?ni vodi?i potrebna je druga?ija vrsta izolacije - u obliku dielektrika. Njihov zadatak je da elimini?u kontakte izme?u aktivnih strujnih vodi?a koji se koriste i materijala koji nisu dizajnirani da obezbede ovu funkciju. Ciljani objekti mogu biti tehni?ka sredstva, ure?aj, gra?evinske konstrukcije i ?ak ukrasne obloge. Zauzvrat, elektri?ni izolacijski materijali stvaraju prepreku prolazu elektri?ne struje, bez obzira da li je naizmjeni?na ili direktna.

Klasifikacije izolatora

Elektri?ni izolatori se razlikuju po svom porijeklu i stanje agregacije. ?to se ti?e porijekla, karakteristike uklju?uju organske i neorganske materijale, kao i prirodne i sinteti?ke sirovine. TO prirodni materijali Liskun se mo?e klasificirati kao liskun, koji se odlikuje snagom, fleksibilno??u i sposobno??u cijepanja. To je prirodni neorganski dielektrik. Naprotiv, u grupi sinteti?kih organskih materijala mogu se uo?iti hemijska visokomolekularna jedinjenja. Dostupni su u obliku spremnih za upotrebu u obliku plastike i elastomera. Basic operativne razlike utvr?uje klasifikaciju elektri?nih izolacijskih materijala prema njihovom agregacijskom stanju. Razlikuju se ?vrsti i teku?i, kao i plinoviti dielektrici.

Svojstva strujnih izolatora

Glavni zadatak dielektrika je da pru?i izolacionu funkciju. Stoga, kao osnovno operativna svojstva Mo?e se primijetiti pove?ana otpornost, mali tangent gubitka dielektrika i visok probojni napon - ve? spomenuti slom. Otpor odre?uje koliko materijal mo?e sprije?iti provo?enje struje pod razli?itim parametrima kontaktnog elektri?nog kola. Dielektri?ni gubici, zauzvrat, ukazuju na utjecaj izolatora na performanse aktivnog vodi?a - normativno, ova vrijednost bi trebala te?iti nuli, ali ?e??e nego ne, visoki otpor dovodi do pove?anih gubitaka u glavnom krugu. Va?na su i svojstva kvara elektri?nih izolacijskih materijala, koja su odre?ena naponom. U ovom slu?aju mo?emo govoriti o direktnoj propusnosti ciljanog materijala. ?tavi?e, sva navedena svojstva se bilje?e samo ako je zabilje?ena stabilnost njihovog „radnja“ tokom vremena i na datoj temperaturi. Ponekad je frekvencija elektri?nog polja tako?e nazna?ena kao parametar stabilnosti tokom testiranja.

Karakteristike elektri?nih izolatora

Jedna od glavnih karakteristika dielektrika je povr?inska otpornost. Ovo je otpor koji nastaje kada struja prolazi kroz povr?inu materijala. Sljede?a najva?nija karakteristika je dielektri?na konstanta. Kao ?to je ve? spomenuto, propusnost je direktno povezana s prodiranjem ciljanog materijala. A fizi?ko-hemijske karakteristike zaslu?uju posebnu pa?nju. To uklju?uje upijanje vode, viskoznost i kiselost. Apsorpcija vode ukazuje na stepen poroznosti materijala i prisustvo elemenata rastvorljivih u vodi. ?to je ova vrijednost ve?a, to je ve?a efikasnost materijala kao dielektrika. Zauzvrat, viskoznost karakterizira fluidnost, ?to je va?no za odre?ivanje interakcije materijala s teku?im ili rastopljenim dielektricima. Kiselinski broj obi?no karakterizira teku?e dielektrike. Na primjer, glavne karakteristike elektri?nih izolacijskih materijala svode se na sposobnost neutralizacije slobodnih kiselina sadr?anih u 1 g materijala. Prisustvo slobodnih kiselina smanjuje elektri?ne izolacijske kvalitete elektri?nih izolatora.

Gasni izolatori

Gotovo svi plinoviti elektri?ni izolacijski materijali daju dielektri?nu konstantu s koeficijentom jednakim 1. Prednosti ovakvih proizvoda uklju?uju mali udio dielektri?nih gubitaka, iako je stupanj proboja tako?er mali. U pravilu, glavni plinoviti medij sa funkcijom elektri?nog izolatora je zrak, dopunjen posebnim inkluzijama. Ali da danas SF6 plin, koji se koristi kao dielektri?na baza, tako?er je postao ?iroko rasprostranjen. Plinoviti tipovi elektroizolacionih materijala baziraju se na sumpor-heksafluoridu, koji pru?a ve?u za?titu u smislu kvara, a u nekim slu?ajevima se uo?ava i sposobnost ga?enja luka. Kada mi pri?amo o tome O te?ki uslovi U radu objekta za?tite cilja gasna okolina mo?e biti dopunjena organskim izolatorima.

?vrsti dielektrici

Tradicionalno ispod izolatora ovog tipa odnosi se na materijale kao ?to su staklo, kvarc, porcelan, plastika i guma. Njihovo porijeklo mo?e biti prirodno ili sinteti?ko. Tanki slojevi izolatora mogu imati pove?anu otpornost i probojni napon - ove vrijednosti ovise o dielektri?noj konstanti i elektri?noj ?vrsto?i strukture. Pove?anje razlike potencijala u odnosu na ?vrsti ili teku?i dielektrik ?e pove?ati struju koja prolazi kroz ciljni objekt. Kao rezultat toga, ovaj fenomen doprinosi stvaranju pozitivnog prostornog naboja u blizini katode na pozadini apstrakcije elektrona. Elektri?ni slom se mo?e smatrati rezultatom izobli?enja nabijenog polja u strukturi samog izolatora. Elektri?ni izolacijski materijali u ?vrstom stanju podlije?u polarizaciji, tako da njihova dielektri?na konstanta prema?uje jedinicu. Tako?er, u trenutku primjene naizmjeni?nih elektri?nih polja, polarizacija doprinosi stvaranju dielektri?nih gubitaka. U tom kontekstu vrijedi istaknuti materijale koji ?ak iu visokofrekventnim poljima imaju minimalne dielektri?ne gubitke. To uklju?uje polietilen i kvarc.

Te?ni dielektrici

Te?ni izolatori uklju?uju sinteti?ke teku?ine, ulja, paste, lakove i smole. Posebno su ?esta mineralna ulja, koja su proizvod prerade nafte i kombinacija su teku?ih ugljikovodika. Koriste se u uljnim prekida?ima, malim transformatorima, kondenzatorima i kablovima. Popularna je i te?na elektri?na izolacija u obliku impregnacije. ?esto se koristi prilikom pripreme kablova i istih kondenzatora za rad. Materijal je papirna izolacija u kojoj je papir nosilac, a impregnacija aktivni za?titni medij.

Elektri?na izolacija rukava

Ovo je materijal iz grupe mehani?kih za?titnih ure?aja, koji pru?a vanjsku fizi?ku za?titu. Obi?no se fleksibilne navlake koriste za za?titu vodi?a energetskih jedinica, transformatora i kablova. Tradicionalna izolacijska traka radi na istom principu, ?iji je zadatak stvaranje fizi?ke barijere. Rukavi tako?er djeluju kao sloj koji ni na koji na?in ne stupa u interakciju s elektrohemijskim nivoom. Me?utim, me?u nedostacima ovog materijala je brzo tro?enje.

Kondenzatori

Elektri?na izolacija je va?an uslov pune performanse kondenzatora. U nekim slu?ajevima, sam kondenzator djeluje kao dielektrik kao dio slo?enog elektri?nog kola. Takvi ure?aji imaju razne aplikacije, uklju?uju?i neutralizaciju indukcijskih efekata u vodovima sa naizmjeni?nom strujom, akumulaciju naboja, kao i dobijanje strujnih impulsa za razli?ite primjene. Da biste koristili kondenzator kao izolacionu to?ku, morate imati ideju o potrebnom kapacitetu. U ure?ajima se izra?unava na osnovu karakteristika sistema ili izra?unavanjem veli?ine punjenja na plo?i. U samom dizajnu mogu se koristiti elektroizolacijski materijali u obliku lakova i ulja za osiguranje za?titne funkcije. Ovisno o vrsti kondenzatora, odre?uje se i skup sekundarnih funkcija - na primjer, uzimaju se u obzir zapaljivost, otpornost na vlagu, otpornost na habanje itd.

Vakum kao izolator

Gasno okru?enje pod ekstremno niskim pritiskom mo?e stvoriti uslove u kojima gas jednostavno ne mo?e da generi?e vidljivu struju u me?uelektrodnom razmaku. Takvi uslovi se nazivaju izolacioni vakuum. Prilikom sudara s elektronima ili pozitivnim ionima koji izlaze iz elektroda, ionizacija molekula plina niskog tlaka dolazi vrlo rijetko. Takozvani visoki vakuum, pod uslovom konstantnog napona do 20 kV na povr?ini katode, mo?e bez sloma pri ja?ini polja reda veli?ine 5 MV/cm. Ako govorimo o anodi, tada bi napon trebao biti nekoliko puta ve?i. Pa ipak, primjetno pove?anje napona uzrokuje da vakuumski elektri?ni izolacijski materijali gube svoj za?titni potencijal. Do kvara u ovom slu?aju mo?e do?i kao rezultat izmjene nabijenih ?estica u spoju katoda-anoda. Dielektrici ove vrste se ?e??e koriste u elektronici. Koriste se i za ubrzavanje elektrona konvencionalni ure?aji i u rendgenskim aparatima za podr?ku visokonaponskih aplikacija.

Spoj kao glavni dielektrik u radiotehnici

Prili?no prakti?na za upotrebu i jeftina metoda dielektri?ne za?tite. Smjesa se nanosi na radni prostor, nakon ?ega se stvrdne, u potpunosti poprimaju?i svoje osnovne funkcionalne kvalitete. Istovremeno, ne mo?e se re?i da su spojevi nu?no ?vrsti elektri?ni izolacijski materijali, jer postoje i te?ne vrste. ?ak iu radnom stanju ne stvrdnjavaju. Postoje i vrste za izlivanje i impregnaciju ovog materijala. Prepoznatljiva karakteristika od svih jedinjenja je potpuno odsustvo rastvara?a u sastavu. Ovo omogu?ava delikatnu impregnaciju slo?enih elektromehani?kih delova i ure?aja.

Moderni elektroizolacioni materijali

Elektri?ni izolatori nove generacije uklju?uju ?iroku grupu polimernih materijala. To su u osnovi filmski proizvodi koji daju dielektri?ni efekt stvaranjem odgovaraju?e ljuske. Film se proizvodi u obliku rolne, ?ija debljina varira od 5 do 250 mikrona. Osim osnovnih elektri?nih izolacijskih svojstava, takve folije karakteriziraju fleksibilnost, elasti?nost, ?vrsto?a i otpornost na kidanje. Polimerna izolaciona traka, koja ima debljinu od 0,2-0,3 mm, tako?e je pogodna za upotrebu. Takvi materijali su inferiorni od mnogih tradicionalnih dielektrika samo u jednom kvalitetu - ekolo?ka sigurnost. Ovo nije najbezopasniji materijal u smislu toksi?nosti, pa se uglavnom koristi u industriji, iako ima izuzetaka.

Podru?ja primjene elektri?nih izolatora

Gotovo sva podru?ja u kojima je uklju?eno elektri?no o?i?enje koriste dielektri?na sredstva u ovom ili onom obliku. Osnovni primjer su kablovi koji dobijaju nekoliko slojeva izolacije - i elektri?ne i mehani?ke. Instrumentacija se mo?e nazvati drugim najpopularnijim podru?jem upotrebe ove izolacije. Od uticaja struja oni su ograni?eni kao pojedina?ni dijelovi hardver i tehnolo?ke jedinice u elektri?nim ma?inama. U gra?evinarstvu su tra?eni i trenutni izolacijski ure?aji. Na primjer, elektri?ni izolacijski materijali se tako?er koriste u polaganju ku?nih i uli?nih o?i?enja. Upotreba dielektrika omogu?ava vam da sa?uvate materijale koji se nalaze pored vodljivog kruga. U nekim slu?ajevima, takva izolacija se opravdava i kao sredstvo za smanjenje gubitaka u naponu glavnog voda.

Zaklju?ak

Raspon mogu?nosti elektri?ne izolacije je prili?no ?irok, ?to omogu?ava poseban odabir materijala za specifi?ne potrebe. Na primjer, tipovi elektri?nih izolacijskih materijala u ?vrstom stanju, kao i dielektrici u obliku dijelova, uobi?ajeni su u svakodnevnom ?ivotu. Plinovi i teku?i mediji mogu se koristiti u industriji i gra?evinarstvu. Komunalni sektor pokriva gotovo ?itav spektar elektri?ne izolacije, jer uvjeti za?tite mogu biti vrlo razli?iti.

Odnosi se na materijale sa elektri?nom otporno??u r< 10 -5 Ом·м, а к диэлектрикам - материалы, у которых r >10 8 Ohm m. Treba napomenuti da otpornost dobrih provodnika mo?e biti samo 10 -8 Ohm m, a za najbolje dielektrike mo?e biti ve?a od 10 16 Ohm m. Otpornost poluprovodnika, u zavisnosti od strukture i sastava materijala, kao i od uslova njihovog rada, mo?e varirati u rasponu od 10 -5 -10 8 Ohm m. Metali su dobri provodnici elektri?ne struje. Od 105 hemijski elementi samo dvadeset pet su nemetali, a dvanaest elemenata mo?e pokazati svojstva poluprovodnika. Ali osim elementarnih supstanci, postoje hiljade hemijska jedinjenja, legure ili kompozicije sa svojstvima provodnika, poluprovodnika ili dielektrika. Prili?no je te?ko povu?i jasnu granicu izme?u vrijednosti otpornosti razli?itih klasa materijala. Na primjer, mnogi poluvodi?i niske temperature pona?aju se kao dielektrici. U isto vrijeme, dielektrici mogu pokazati poluvodi?ka svojstva kada se jako zagriju. Kvalitativna razlika je u tome ?to je za metale provodno stanje bru?eno, a za poluprovodnike i dielektrike ono je pobu?eno.

Odre?eni broj dielektrika je zanimljiv fizi?ka svojstva. To uklju?uje elektrete, piezoelektrike, piroelektrike, feroelastike, feroelektrike, relaksore i feromagnete.

Upotreba

Prilikom upotrebe dielektrika - jedne od najopse?nijih klasa elektri?nih materijala - potrebno je koristiti i pasivne i aktivna svojstva ovih materijala.

Dielektrici se ne koriste samo kao izolacijski materijali.

Pasivna svojstva dielektrika

Aktivna svojstva dielektrika

Aktivni (kontrolisani) dielektrici su feroelektrici, piezoelektrici, piroelektrici, elektroluminofori, materijali za emitere i zatvara?e u laserskoj tehnici, elektreti itd.

vidi tako?e

Linkovi

Wikimedia Foundation. 2010.

Pogledajte ?ta je "Dielektrik" u drugim rje?nicima:

Dielektri?ni... Pravopisni rje?nik-priru?nik

DIELEKTRIK, materijal koji ne provodi elektri?nu energiju, kao ?to je izolacija koja razdvaja dva provodnika u KONDENZATORU. Ovi materijali imaju indikator koji se zove DIELEKTRI?NA KONSTANTA, koji odre?uje u kojoj mjeri materijal mo?e ... ... Nau?no-tehni?ki enciklopedijski re?nik

Piroelektri?ni, elektret, poliizobutilen, polipropilen, izolator, polietilen tereftalat, polikarbonat, sinoksal, politrifluorohloretilen, politetrafluoroetilen, poliarilat Re?nik ruskih sinonima. dielektrik imenica, broj sinonima: 11 izolator (21) ... Re?nik sinonima

dielektrik- Supstanca ?ije je glavno elektri?no svojstvo sposobnost polarizacije u elektri?nom polju. [GOST R 52002 2003] dielektri?ni Neprovodni materijal struja. Teme iz elektrotehnike, osnovne... Vodi? za tehni?ki prevodilac

DIELEKTRIK, dielektrik, mu?ki. (fizi?ki). Dielektri?no tijelo, supstanca, npr. staklo. Rje?nik Ushakova. D.N. Ushakov. 1935 1940 … Ushakov's Explantatory Dictionary

DIELEKTRI?NO, ha, mu?u. (specijalista.). Supstanca koja ne provodi dobro elektri?nu energiju je neprovodnik. | adj. dielektrik, oh, oh. Ozhegov re?nik obja?njenja. S.I. Ozhegov, N.Yu. Shvedova. 1949 1992 … Ozhegov's Explantatory Dictionary

Supstanca koja slabo provodi elektricitet. struja. D. su: staklo, porcelan, liskun, mermer, guma, ebonit, suho drvo, svila, azbest, transformatorsko ulje, vazduh itd. se koriste za izolaciju delova pod naponom, za izolaciju ... ... Tehni?ki ?eljezni?ki rje?nik

Dielektrik- supstanca ?ije je glavno elektri?no svojstvo sposobnost polarizacije u elektri?nom polju... Izvor: ELEKTROTEHNIKA. POJMOVI I DEFINICIJE OSNOVNIH POJMOVA. GOST R 52002 2003 (odobren Uredbom Dr?avnog standarda Ruske Federacije od ... ... Zvani?na terminologija

dielektrik- dielektrik; industrija izolator Supstanca ?ije je glavno elektri?no svojstvo sposobnost polarizacije i u kojoj postoji postojanje elektrostati?ko polje … Politehni?ki terminolo?ki rje?nik

Dielektrik- – supstanca ?ije je glavno elektri?no svojstvo sposobnost polarizacije u elektri?nom polju. [GOST 19880 74] Naslov pojma: Energetska oprema Naslovi enciklopedije: Abrazivna oprema, Abrazivi, Putevi... Enciklopedija pojmova, definicija i obja?njenja gra?evinskih materijala

Knjige

• Grani?ni efekti u elementima opreme na brodu svemirskih letelica pod uticajem jonizuju?eg zra?enja, Boris Aleksejevi? ?ilobrejev, Valentin Timofejevi? Lazurik, Mihail Viktorovi? Jakovljev. Prikazani su osnovni koncepti i metode ra?unskog i eksperimentalnog odre?ivanja prigrani?nih distribucija apsorbirane energije i prostornog naboja u konstrukcijskim materijalima...

Predavanje 1.3.1. Polarizacija dielektrika

Dielektri?ni materijali

Dielektrici su tvari koje se mogu polarizirati i odr?avati elektrostati?ko polje. Ovo je ?iroka klasa elektri?nih materijala: gasoviti, te?ni i ?vrsti, prirodni i sinteti?ki, organski, neorganski i organski elementi. Prema funkcijama koje obavljaju dijele se na pasivne i aktivne. Pasivni dielektrici se koriste kao elektri?ni izolacijski materijali. U aktivnim dielektricima (feroelektrici, piezoelektrici, itd.), elektri?na svojstva zavise od kontrolnih signala koji mogu promijeniti karakteristike elektri?nih ure?aja i instrumenata.

Na osnovu elektri?ne strukture molekula razlikuju se nepolarni i polarni dielektrici. Nepolarni dielektrici se sastoje od nepolarnih (simetri?nih) molekula u kojima se centri pozitivnih i negativnih naboja poklapaju. Polarni dielektrici se sastoje od asimetri?nih molekula (dipola). Dipolni molekul karakterizira dipolni moment - str.

Tokom rada elektri?nih ure?aja, dielektrik se zagrijava, od dijela elektri?na energija rasipa se u obliku toplote. Dielektri?ni gubici jako zavise od frekvencije struje, posebno za polarne dielektrike, pa su niskofrekventni. Nepolarni dielektrici se koriste kao visokofrekventni.

Glavna elektri?na svojstva dielektrika i njihove karakteristike su date u tabeli. 3.

Tabela 3 - Elektri?na svojstva dielektrika i njihove karakteristike

Polarizacija je ograni?eno pomicanje vezanih naboja ili orijentacija dipolnih molekula u elektri?nom polju. Pod uticajem linija elektri?nog polja, naelektrisanja dielektrika se pomeraju u pravcu delovanja sila, u zavisnosti od veli?ine intenziteta. U nedostatku elektri?nog polja, naboji se vra?aju u svoje prethodno stanje.

Postoje dvije vrste polarizacije: trenutna polarizacija, potpuno elasti?na, bez osloba?anja energije raspr?enja, tj. bez stvaranja toplote, za vreme od 10 -15 – 10 -13 s; polarizacija se ne javlja trenutno, ve? se polako pove?ava ili smanjuje i pra?ena je disipacijom energije u dielektriku, tj. zagrijava se relaksacionom polarizacijom u vremenu od 10 -8 do 10 2 s.

Prvi tip uklju?uje elektronsku i ionsku polarizaciju.

Elektronska polarizacija (C e, Q e)– elasti?ni pomak i deformacija elektronskih omota?a atoma i jona za vrijeme od 10 -15 s. Takva polarizacija se opa?a za sve vrste dielektrika i nije povezana s gubitkom energije, a dielektri?na konstanta tvari je broj?ano jednaka kvadratu indeksa prelamanja svjetlosti n 2.

Jonska polarizacija (C i, Q i) je karakteristi?an za ?vrste materije jonske strukture i uzrokovan je pomakom (oscilacijom) elasti?no vezanih jona u ?vorovima kristalne re?etke u vremenu od 10 -13 s. S pove?anjem temperature, pomak se pove?ava i kao rezultat slabljenja elasti?nih sila izme?u iona, temperaturni koeficijent dielektri?ne konstante ionskih dielektrika ispada pozitivan.

Drugi tip uklju?uje sve relaksacione polarizacije.

Polarizacija dipolne relaksacije (C dr, r dr, Q dr) povezano s termi?kim kretanjem dipola pri polarnu vezu izme?u molekula. Rotiranje dipola u smjeru elektri?nog polja zahtijeva savladavanje odre?enog otpora i osloba?anje energije u obliku topline (r dr). Vrijeme relaksacije ovdje je reda veli?ine 10 -8 – 10 -6 s - ovo je vremenski period tokom kojeg ?e se poredak dipola orijentiranih elektri?nim poljem nakon uklanjanja polja smanjiti zbog prisustva toplinskih kretanja 2,7 puta od po?etne vrijednosti.

Polarizacija ionske relaksacije (C ir, r ir, Q ir) uo?eno u neorganskim staklima i u nekim supstancama sa labavim pakiranjem jona. Labavo vezani ioni tvari pod utjecajem vanjskog elektri?nog polja usred haoti?nih toplinskih kretanja primaju suvi?ne udare u smjeru polja i pomi?u se du? njegove linije polja. Nakon uklanjanja elektri?nog polja, orijentacija jona slabi prema eksponencijalnom zakonu. Vrijeme relaksacije, energija aktivacije i frekvencija prirodnih oscilacija javljaju se unutar 10 -6 - 10 -4 s i povezani su zakonom.

gdje je f frekvencija prirodnih vibracija ?estica; v - energija aktivacije; k – Boltzmannova konstanta(8,63 10 -5 EV/deg); T – apsolutna temperatura prema K 0.

Polarizacija elektronske relaksacije (C er, r er, Q er) nastaje usled pobu?ene toplotne energije vi?ka, defektnih elektrona ili „rupa“ u vremenu od 10 -8 – 10 -6 s. Tipi?an je za dielektrike sa visokim indeksom prelamanja, velikim unutra?njim poljem i elektronskom elektri?nom provodljivo??u: titanijum dioksid sa primesama, Ca+2, Ba+2, niz jedinjenja na bazi metalnih oksida promenljive valencije - titanijum, niobijum, bizmut. Sa ovom polarizacijom postoji visoka dielektri?na konstanta i at negativne temperature prisustvo maksimuma u temperaturnoj zavisnosti e (dielektri?na konstanta). e za keramiku koja sadr?i titan opada sa pove?anjem u?estalosti.

Strukturne polarizacije razlikovati:

Migracijska polarizacija (C m, r m, Q m) javlja se u ?vrstim materijama nehomogene strukture sa makroskopskim nehomogenostima, slojevima, interfejsima ili prisustvom ne?isto?a u vremenu od 10 2 s. Ova polarizacija se manifestuje na niskim frekvencijama i povezana je sa zna?ajnom disipacijom energije. Razlozi takve polarizacije su provodne i poluvodi?ke inkluzije u tehni?kim, slo?enim dielektricima, prisustvo slojeva razli?ite provodljivosti itd. Na su?eljima izme?u slojeva u dielektri?nim i elektrodnim slojevima akumuliraju se naboji jona koji se sporo kre?u - to je u?inak me?uslojne ili strukturalne visokonaponske polarizacije. Za feroelektrike postoje spontana ili spontana polarizacija, (C sp, r sp, Q sp), kada postoji zna?ajno rasipanje energije ili osloba?anje toplote zbog domena (odvojene oblasti, rotiraju?e elektronske ljuske) koje se pomeraju u elektri?nom polju, tj. ?ak i u odsustvu elektri?nog polja, postoje elektri?ni momenti u supstanci, a pri odre?enom spolja?njem dolazi do zasi?enja ja?ine polja i uo?ava se pove?anje polarizacije.

Klasifikacija dielektrika prema vrsti polarizacije.

Prva grupa su dielektrici sa elektronskom i jonskom trenutnom polarizacijom. Struktura takvih materijala sastoji se od neutralnih molekula, mo?e biti slabo polarna i karakteristi?na je za ?vrste kristalne i amorfne materijale kao ?to su parafin, sumpor, polistiren, kao i za te?ne i gasovite materijale kao ?to su benzol, vodonik itd.

Druga grupa su dielektrici sa elektronskom i dipolno-relaksacionom polarizacijom - to su polarne organske te?nosti, polute?nosti, ?vrste materije kao jedinjenja uljne smole, epoksidne smole, celuloza, hlorisani ugljovodonici, itd. materijala.

Tre?a grupa su ?vrsti anorganski dielektrici, koji se dijele u dvije podgrupe koje se razlikuju elektri?ne karakteristike– a) dielektrici sa elektronskom i dipol-relaksacionom polarizacijom, kao ?to su kvarc, liskun, kamena sol, korund, rutil; b) dielektrici sa elektronskom i jonskom relaksacionom polarizacijom - to su stakla, materijali sa staklastom fazom (porculan, micalex i dr.) i kristalni dielektrici sa labavim pakiranjem jona.

?etvrta grupa su dielektrici koji imaju elektronsku i ionsku trenutnu i strukturnu polarizaciju, ?to je karakteristi?no za mnoge pozicione, slo?ene, slojevite i feroelektri?ne materijale.

niske frekvencije. Kao visoka frekvencija koriste se nepolarni dielektrici.

3.1. Osnovna elektri?na svojstva dielektrika

Glavna elektri?na svojstva dielektrika i njihove karakteristike su date u tabeli. 12.

Tabela 12

Elektri?na svojstva dielektrika i njihove karakteristike

3.1.1. Polarizacija dielektrika

Polarizacija je elasti?no pomicanje vezanih naboja ili orijentacija dielektri?nih molekula u elektri?nom polju. Polarizacija je pra?ena pojavom vezanih elektri?nih naboja.

Sposobnost dielektrika da polarizira karakterizira njegova relativna dielektri?na konstanta

gdje je C kapacitivnost kondenzatora sa dielektrikom; C 0 je kapacitet kondenzatora bez dielektrika (u vakuumu).

Razlikuju se sljede?e vrste polarizacije:

polarizacija elektrona- elasti?no pomeranje i deformacija elektronskih omota?a atoma pod uticajem spolja?njeg polja (slika 13, a). Karakteristi?an je za sve supstance, ali igra odlu?uju?u ulogu u nepolarnim dielektricima (gasoviti,

te?ni i ?vrsti). Takva polarizacija se javlja gotovo trenutno (t = 10-15 s), bez gubitka energije, njena vrijednost ne ovisi o frekvenciji polja;

Rice. 13. ?ema pojave polarizacije: a - elektronska, b - jonska, c - di-

potpuno opu?tanje, g - spontano (spontano)

polarizacija jona je uzrokovano pomicanjem elasti?no vezanih jona unutar me?uatomske udaljenosti (slika 13b). To je tipi?no za supstance sa jonskom strukturom, vreme polarizacije je kratko (t = 10-13 s) i javlja se gotovo bez gubitka energije;

dipol-relaksacija polarizacija le?i u poreklu

entacija dipolnih molekula pod uticajem sila polja (sl. 13, c).

On je svojstven polarnim dielektricima, javlja se tokom vremena (t = 10-2 s) i pra?en je gubicima energije;

spontana (spontana) polarizacijauo?eno u feroelektricima. To su supstance koje se sastoje od elektrificiranih podru?ja - domena koje imaju elektri?ni moment. U nedostatku vanjskog polja, domeni se nalaze nasumi?no, a ukupan moment je nula. U spolja?nje polje dolazi do preorijentacije domena i stvara se jak efekat polarizacije (slika 13d): relativni dielektrik

Regionalna permeabilnost dosti?e e = 105.

Utjecaj temperature na polarizaciju dielektrika

Promjenu relativne dielektri?ne konstante s promjenama temperature karakterizira temperaturni koeficijent

S elektronskom polarizacijom, relativna dielektri?na konstanta lagano opada s porastom temperature zbog smanjenja gustine tvari (ae<0) (кривая 1 на рис. 14). При ионной поляризации e с увеличением температуры несколько повышается в результате ослабления упругих сил, действующих между ионами, из-за увеличения расстояния между ними при тепловом расширении (ae >0) (kriva 2 na sl. 14). Polarizacija dipolne relaksacije jako zavisi od temperature sredine. Sa pove?anjem temperature, sile me?umolekulske interakcije slabe, a dipolni molekuli se lak?e orijenti?u u vanjskom polju - e raste. Sa daljim porastom temperature, intenzivno toplotno kretanje molekula slabi orijentacioni uticaj polja - e opada (kriva 3 na sl. 14). Sa spontanom polarizacijom, njegova vrijednost raste do odre?ene temperature (Tc - Curie ta?ka), iznad koje feroelektrik gubi svoja specifi?na svojstva (kriva 4 na sl. 14).

Rice. 14. Zavisnosti od temperature relativna dielektri?na permeabilnost

vrijednost za polarizaciju: 1 - elektronska, 2 - jonska, 3 - dipolna relaksacija, 4 - spontana

Utjecaj ja?ine elektri?nog polja na polarizaciju dielektrika

Na osnovu utjecaja jakosti elektri?nog polja na relativnu dielektri?nu konstantu razlikuju se linearni i nelinearni dielektrici. Kapacitet kondenzatora sa linearnim dielektrikom zavisi samo od njegovih geometrijskih dimenzija, a e ne zavisi od spolja?nje ja?ine polja (slika 15a).

Ogroman broj dielektrika pripada linearnim dielektricima:

nepolarni dielektrici sa elektronskom polarizacijom - gasovi, te?nosti, kristalne i amorfne ?vrste materije (benzen, parafin, sumpor, polietilen itd.);

polarnih dielektrika sa dipolna relaksacija i elektronska polarizacija - organske te?ne i ?vrste supstance (hlorovani ugljovodonici, ve?ina organska jedinjenja na bazi polimera itd.);

anorganska jonska jedinjenja sa ionskom i elektronskom polarizacijom - kristalne supstance sa gustim pakiranjem jona (kvarc, liskun, korund - Al 2 O3, rutil - TiO2, itd.);

Sve teku?e i ?vrste tvari, prema prirodi djelovanja elektrostati?kog polja na njih, dijele se na provodnike, poluvodi?e i dielektrika.

Dielektrici (izolatori)– supstance koje slabo ili nikako ne provode elektri?nu struju. Dielektrici uklju?uju zrak, neke plinove, staklo, plastiku, razne smole i mnoge vrste gume.

Ako se stavi u elektri?no polje neutralna tijela napravljena od materijala kao ?to su staklo, ebonit, mo?e se uo?iti njihova privla?nost i za pozitivno nabijena i za negativno nabijena tijela, ali mnogo slabija. Me?utim, kada se takva tijela razdvoje u elektri?nom polju, njihovi dijelovi ispadaju neutralni, kao i cijelo tijelo u cjelini.

dakle, u takvim tijelima nema slobodnih elektri?no nabijenih ?estica, sposoban da se kre?e u telu pod uticajem spolja?njeg elektri?nog polja. Tvari koje ne sadr?e slobodne elektri?no nabijene ?estice nazivaju se dielektrika ili izolatora.

Privla?enje nenabijenih dielektri?nih tijela nabijenim tijelima obja?njava se njihovom sposobno??u da polarizacija.

Polarizacija– fenomen pomicanja vezanih elektri?nih naboja unutar atoma, molekula ili unutar kristala pod utjecajem vanjskog elektri?nog polja. Najjednostavnije primjer polarizacije– djelovanje vanjskog elektri?nog polja na neutralni atom. U vanjskom elektri?nom polju, sila koja djeluje na negativno nabijenu ljusku usmjerena je suprotno od sile koja djeluje na pozitivno jezgro. Pod uticajem ovih sila, elektronski omota? se blago pomera u odnosu na jezgro i deformi?e. Atom op?enito ostaje neutralan, ali se centri pozitivnog i negativnog naboja u njemu vi?e ne poklapaju. Takav atom se mo?e posmatrati kao sistem dva jednaka po veli?ini ta?kasta naboja suprotnog predznaka, koji se naziva dipol.

Ako stavite dielektri?nu plo?u izme?u dvije metalne plo?e sa naelektrisanjem suprotnih predznaka, svi dipoli u dielektriku ?e biti obrnuti pod utjecajem vanjskog elektri?nog polja pozitivnih naboja na negativnu plo?u i negativni naboji na pozitivno nabijenu plo?u. Dielektri?na plo?a ostaje op?enito neutralna, ali su njegove povr?ine prekrivene vezanim nabojima suprotnih predznaka.

U elektri?nom polju, polarizacijski naboji na povr?ini dielektrika stvaraju elektri?no polje u suprotnom smjeru od vanjskog elektri?nog polja. Kao rezultat toga, ja?ina elektri?nog polja u dielektriku se smanjuje, ali ne postaje nula.

Odnos modula intenziteta E 0 elektri?nog polja u vakuumu i modula intenziteta E elektri?nog polja u homogenom dielektriku naziva se dielektri?na konstanta ? supstance:

? = E 0 / E

Kada elektri?na naboja u dvije ta?ke stupaju u interakciju u mediju s dielektri?nom konstantom ?, kao rezultat smanjenja ja?ine polja za ? puta, Kulonova sila se tako?er smanjuje za ? puta:

F e = k (q 1 q 2 / ?r 2)

Dielektrici su sposobni da oslabe vanjsko elektri?no polje. Ovo svojstvo se koristi u kondenzatorima.

Kondenzatori- Ovo elektri?nih ure?aja za akumulaciju elektri?nih naboja. Najjednostavniji kondenzator se sastoji od dvije paralelne metalne plo?e razdvojene dielektri?nim slojem. Prilikom davanja naelektrisanja jednake veli?ine i suprotnog predznaka na plo?e +q i –q izme?u plo?a se stvara elektri?no polje intenziteta E. Izvan plo?a, djelovanje elektri?nih polja usmjerenih u suprotno nabijene plo?e je me?usobno kompenzirano, ja?ina polja je nula. volta?a U izme?u plo?a je direktno proporcionalan naboju na jednoj plo?i, tako da je omjer naboja q na napon U

C=q/U

je konstantna vrijednost za kondenzator pri bilo kojoj vrijednosti napunjenosti q. To je stav WITH se naziva kapacitivnost kondenzatora.

Imate jo? pitanja? Ne znate ?ta su dielektrici?
Da biste dobili pomo? od tutora, registrujte se.
Prva lekcija je besplatna!

web stranicu, kada kopirate materijal u cijelosti ili djelomi?no, link na izvor je obavezan.