Isoleringsmaterial ?r utformade f?r att begr?nsa strukturer och enskilda element fr?n kontakt med vissa medier. Byggvatten, ?nga och v?rma isoleringsmaterial. I omr?den d?r elektriska ledare anv?nds kr?vs en annan typ av isolering - i form av dielektrikum. Deras uppgift ?r att eliminera kontakter mellan aktiva str?mledare som anv?nds och material som inte ?r utformade f?r att ge denna funktion. M?lobjekt kan vara tekniska medel, enhet, byggnadskonstruktion och ?ven dekorativa bel?ggningar. I sin tur skapar elektriska isoleringsmaterial en barri?r f?r passage av elektrisk str?m, oavsett om den ?r v?xelvis eller direkt.

Klassificeringar av isolatorer

Elektriska isolatorer varierar i ursprung och aggregationstillst?nd. N?r det g?ller ursprung inkluderar egenskaperna organiska och oorganiska material samt naturliga och syntetiska r?varor. TILL naturliga material Glimmer kan klassificeras som glimmer, vilket k?nnetecknas av styrka, flexibilitet och f?rm?ga att spj?lka. Det ?r ett naturligt f?rekommande oorganiskt dielektrikum. Tv?rtom, i gruppen av syntetiska organiska material kemiska h?gmolekyl?ra f?reningar kan noteras. De finns tillg?ngliga i bruksf?rdig form som plast och elastomerer. Grundl?ggande operativa skillnader best?mmer klassificeringen av elektriska isoleringsmaterial enligt deras aggregationstillst?nd. Fast och flytande, s?v?l som gasformiga dielektrika s?rskiljs.

Egenskaper hos nuvarande isolatorer

Huvuduppgiften f?r ett dielektrikum ?r att tillhandah?lla en isolerande funktion. D?rf?r som grundl?ggande driftsegenskaper Man kan notera en ?kad resistivitet, en liten f?rlusttangens av dielektrikumet och en h?g genombrottssp?nning - det redan n?mnda genombrottet. Resistans best?mmer hur mycket ett material kan f?rhindra ledning av str?m under olika parametrar i den kontaktande elektriska kretsen. Dielektriska f?rluster indikerar i sin tur isolatorns inflytande p? den aktiva ledarens prestanda - normativt b?r detta v?rde tendera till noll, men oftare ?n inte leder h?gt motst?nd till ?kade f?rluster i huvudkretsen. Nedbrytningsegenskaperna hos elektriska isoleringsmaterial, som best?ms av sp?nning, ?r ocks? viktiga. I det h?r fallet kan vi prata om m?lmaterialets direkta permeabilitet. Dessutom registreras alla listade egenskaper endast om stabiliteten f?r deras "drift" ?ver tid och vid en given temperatur har noterats. Ibland anges ?ven den elektriska f?ltfrekvensen som en stabilitetsparameter under testning.

Egenskaper hos elektriska isolatorer

En av de viktigaste egenskaperna hos dielektrikum ?r ytresistans. Detta ?r motst?ndet som uppst?r n?r str?m passerar genom ytan p? ett material. Den n?st viktigaste egenskapen ?r dielektricitetskonstanten. Som redan n?mnts ?r permeabiliteten direkt relaterad till m?lmaterialets penetration. Och de fysikalisk-kemiska egenskaperna f?rtj?nar s?rskild uppm?rksamhet. Dessa inkluderar vattenabsorption, viskositet och surhet. Vattenabsorption indikerar graden av porositet hos materialet och n?rvaron av vattenl?sliga element i det. Ju h?gre detta v?rde ?r, desto h?gre effektivitet har materialet som dielektrikum. Viskositeten k?nnetecknas i sin tur av fluiditet, vilket ?r viktigt f?r att best?mma v?xelverkan mellan ett material och flytande eller sm?lt dielektrikum. Syratalet k?nnetecknar vanligtvis flytande dielektrika. Till exempel kokar huvuddragen hos elektriska isoleringsmaterial ner till f?rm?gan att neutralisera fria syror som finns i 1 g material. N?rvaron av fria syror minskar de elektriska isoleringsegenskaperna hos elektriska isolatorer.

Gasformiga isolatorer

N?stan alla gasformiga elektriska isoleringsmaterial ger en dielektricitetskonstant med en koefficient lika med 1. F?rdelarna med s?dana produkter inkluderar en liten andel dielektriska f?rluster, ?ven om graden av nedbrytning ocks? ?r liten. Som regel ?r det huvudsakliga gasformiga mediet med funktionen av en elektrisk isolator luft, kompletterad med speciella inneslutningar. Men att i dag SF6-gas, som anv?nds som en dielektrisk bas, har ocks? blivit utbredd. Gasformiga typer av elektriska isoleringsmaterial ?r baserade p? svavelhexafluorid, vilket ger ett h?gre skydd vad g?ller nedbrytning, och i vissa fall observeras ?ven ljusb?gssl?ckningsf?rm?ga. N?r vi pratar om O sv?ra f?rh?llanden drift av m?lskyddsobjektet kan gasmilj?n kompletteras med organiska isolatorer.

Fast dielektrik

Traditionellt under isolatorer av denna typ avser material som glas, kvarts, porslin, plast och gummi. Deras ursprung kan vara naturligt eller syntetiskt. Tunna lager av isolatorer kan ha ?kad resistivitet och genombrottssp?nning - dessa v?rden beror p? den dielektriska konstanten och den elektriska styrkan hos strukturen. Att ?ka potentialskillnaden med avseende p? det fasta eller flytande dielektrikumet kommer att ?ka str?mmen som passerar genom m?lobjektet. Som ett resultat bidrar detta fenomen till bildandet av en positiv rymdladdning n?ra katoden mot bakgrund av elektronabstraktion. Elektriskt genombrott kan betraktas som ett resultat av f?rvr?ngning av det laddade f?ltet i sj?lva isolatorns struktur. Elektriska isoleringsmaterial i fast tillst?nd genomg?r polarisering, s? deras dielektriska konstant ?verstiger enhet. Vid tidpunkten f?r applicering av alternerande elektriska f?lt bidrar polarisering ocks? till bildandet av dielektriska f?rluster. I detta sammanhang ?r det v?rt att lyfta fram material som ?ven i h?gfrekventa f?lt har minimala dielektriska f?rluster. Dessa inkluderar polyeten och kvarts.

Flytande dielektrikum

Flytande isolatorer inkluderar syntetiska v?tskor, oljor, pastor, fernissor och hartser. S?rskilt vanliga ?r mineraloljor, som ?r en produkt av petroleumraffinering och ?r en kombination av flytande kolv?ten. De anv?nds i oljebrytare, sm? transformatorer, kondensatorer och kablar. Flytande elektrisk isolering i form av impregnering ?r ocks? popul?rt. Det anv?nds ofta n?r man f?rbereder kablar och samma kondensatorer f?r drift. Materialet ?r en pappersisolering d?r papper ?r b?rare och impregnering ?r det aktiva skyddsmediet.

Hyls elektrisk isolering

Detta ?r ett material fr?n gruppen mekaniska skyddsanordningar, som ger yttre fysiskt skydd. Vanligtvis anv?nds flexibla hylsor f?r att skydda ledarna i kraftenheter, transformatorer och kablar. Traditionell isoleringstejp fungerar p? samma princip, vars uppgift ?r att skapa en fysisk barri?r. Hylsorna fungerar ocks? som ett lager som inte p? n?got s?tt interagerar med den elektrokemiska niv?n. Bland nackdelarna med detta material ?r emellertid snabb slitage.

Kondensatorer

Elektrisk isolering ?r ett viktigt villkor full prestanda f?r kondensatorer. I vissa fall fungerar sj?lva kondensatorn som en dielektrikum som en del av en komplex elektrisk krets. S?dana anordningar har olika applikationer, inklusive neutralisering av induktionseffekter i ledningar med v?xelstr?m, laddningsackumulering, samt erh?llande av str?mpulser f?r olika till?mpningar. F?r att anv?nda en kondensator som en isoleringspunkt m?ste du ha en uppfattning om den erforderliga kapacitansen. I enheter ber?knas det utifr?n systemets egenskaper eller genom att ber?kna storleken p? laddningen p? plattan. I sj?lva designen kan elektriska isoleringsmaterial i form av lacker och oljor anv?ndas f?r att s?kerst?lla skyddsfunktionen. Beroende p? typen av kondensator best?ms ocks? en upps?ttning sekund?ra funktioner - till exempel beaktas br?nnbarhet, fuktbest?ndighet, slitstyrka etc.

Vakuum som en isolator

En gasmilj? med extremt l?gt tryck kan skapa f?rh?llanden n?r gasen helt enkelt inte kan generera en m?rkbar str?m i mellanelektrodgapet. S?dana f?rh?llanden kallas isolerande vakuum. N?r man kolliderar med elektroner eller positiva joner som kommer ut fr?n elektroderna sker jonisering av l?gtrycksgasmolekylerna mycket s?llan. Det s? kallade h?gvakuumet, under villkoret av en konstant sp?nning p? upp till 20 kV p? katodytan, klarar sig utan genombrott vid en f?ltstyrka av storleksordningen 5 MV/cm. Om vi pratar om anoden, b?r sp?nningen vara flera g?nger h?gre. Och ?nd? g?r en m?rkbar ?kning av sp?nningen att vakuumelektriska isoleringsmaterial f?rlorar sin skyddspotential. Nedbrytning i detta fall kan uppst? som ett resultat av utbyte av laddade partiklar i katod-anodkopplingen. Dielektrika av denna typ anv?nds oftare inom elektronik. De anv?nds ocks? f?r att accelerera elektroner in konventionella enheter, och i r?ntgenmaskiner f?r att st?dja h?gsp?nningstill?mpningar.

Compound som huvuddielektrikum inom radioteknik

Ganska praktisk att anv?nda och billig metod f?r dielektriskt skydd. Sammans?ttningen appliceras p? arbetsyta, varefter den h?rdar och till fullo f?rv?rvar sina grundl?ggande funktionella egenskaper. Samtidigt kan det inte s?gas att f?reningar n?dv?ndigtvis ?r fasta elektriska isoleringsmaterial, eftersom det ocks? finns varianter av flytande typ. ?ven i fungerande skick h?rdar de inte. Det finns ocks? gjutnings- och impregneringstyper av detta material. Utm?rkande drag av alla f?reningar ?r den fullst?ndiga fr?nvaron av l?sningsmedel i kompositionen. Detta g?r det m?jligt att tillhandah?lla k?nslig impregnering av komplexa elektromekaniska delar och anordningar.

Moderna elektriska isoleringsmaterial

Den nya generationens elektriska isolatorer omfattar en bred grupp polymermaterial. Dessa ?r i grunden filmprodukter som ger en dielektrisk effekt genom att skapa ett l?mpligt skal. Filmen tillverkas i rullformat, vars tjocklek varierar fr?n 5 till 250 mikron. F?rutom grundl?ggande elektriska isoleringsegenskaper k?nnetecknas s?dana filmer av flexibilitet, elasticitet, styrka och rivh?llfasthet. Polymerisoleringstejp, som har en tjocklek p? 0,2-0,3 mm, ?r ocks? bekv?m att anv?nda. S?dana material ?r s?mre ?n m?nga traditionella dielektrika i bara en kvalitet - milj?s?kerhet. Detta ?r inte det mest ofarliga materialet n?r det g?ller giftigt hot, s? det anv?nds mest inom industrin, ?ven om det finns undantag.

Anv?ndningsomr?den f?r elektriska isolatorer

N?stan alla omr?den d?r elektriska ledningar ?r involverade anv?nder dielektriska medel i en eller annan form. Ett grundl?ggande exempel ?r kablar som f?r flera lager av isolering – b?de elektriska och mekaniska. Instrumentering kan kallas det n?st mest popul?ra anv?ndningsomr?det f?r denna isolering. Fr?n p?verkan av str?mmar de ?r begr?nsade som enskilda delar h?rdvara och tekniska enheter i elektriska maskiner. Inom konstruktion efterfr?gas ocks? nuvarande isoleringsanordningar. Till exempel anv?nds elektriska isoleringsmaterial ocks? vid l?ggning av hem- och gatuledningar. Anv?ndningen av dielektrikum g?r att du kan bevara material som ligger bredvid den ledande kretsen. I vissa fall motiverar s?dan isolering sig ocks? som ett s?tt att minska f?rlusterna i huvudledningssp?nningen.

Slutsats

Utbudet av elektriska isoleringsalternativ ?r ganska brett, vilket g?r det m?jligt att specifikt v?lja materialet specifikt f?r specifika behov. Till exempel ?r solid-state typer av elektriska isoleringsmaterial, s?v?l som dielektrika i form av delar, vanliga i vardagen. Gas och flytande media kan anv?ndas inom industri och byggnation. F?rs?rjningssektorn t?cker n?stan hela utbudet av elektrisk isolering, eftersom skyddsf?rh?llandena kan vara mycket olika.

Avser material med elektrisk resistivitet r< 10 -5 Ом·м, а к диэлектрикам - материалы, у которых r >10 8 Ohm m. Det b?r noteras att resistiviteten hos bra ledare endast kan vara 10 -8 Ohm m, och f?r den b?sta dielektriken kan den ?verstiga 10 16 Ohm m. Halvledares resistivitet, beroende p? materialens struktur och sammans?ttning, s?v?l som p? deras driftsf?rh?llanden, kan variera inom intervallet 10 -5 -10 8 Ohm m. Metaller ?r bra ledare av elektrisk str?m. Av 105 kemiska grund?mnen endast tjugofem ?r icke-metaller, och tolv element kan uppvisa halvledaregenskaper. Men f?rutom element?ra ?mnen finns det tusentals kemiska f?reningar, legeringar eller sammans?ttningar med egenskaperna hos ledare, halvledare eller dielektrikum. Det ?r ganska sv?rt att dra en tydlig gr?ns mellan resistivitetsv?rdena f?r olika materialklasser. Till exempel m?nga halvledare l?ga temperaturer bete sig som dielektrika. Samtidigt kan dielektrikum uppvisa halvledaregenskaper n?r de v?rms upp kraftigt. Den kvalitativa skillnaden ?r att f?r metaller ?r det ledande tillst?ndet jordat, och f?r halvledare och dielektrika ?r det exciterat.

Ett antal dielektrika uppvisar intressanta fysikaliska egenskaper. Dessa inkluderar elektreter, piezoelektrik, pyroelektrik, ferroelastik, ferroelektrik, relaxorer och ferromagneter.

Anv?ndande

N?r du anv?nder dielektrikum - en av de mest omfattande klasserna av elektriska material - behovet av att anv?nda b?de passiva och aktiva egenskaper dessa material.

Dielektrikum anv?nds inte bara som isoleringsmaterial.

Passiva egenskaper hos dielektrikum

Aktiva egenskaper hos dielektrikum

Aktiv (kontrollerad) dielektrik ?r ferroelektrik, piezoelektrik, pyroelektrik, elektroluminoforer, material f?r s?ndare och slutare inom laserteknik, elektreter m.m.

se ?ven

L?nkar

Wikimedia Foundation. 2010.

Se vad "Dielectric" ?r i andra ordb?cker:

Dielektrisk... Stavningsordbok-uppslagsbok

DIELECTRIC, ett material som inte leder elektricitet, s?som isoleringen som separerar de tv? ledarna i en KONDENSTOR. Dessa material har en indikator som heter DIELECTRIC CONSTANT, som avg?r i vilken utstr?ckning materialet kan... ... Vetenskaplig och teknisk encyklopedisk ordbok

Pyroelektrisk, elektret, polyisobutylen, polypropen, isolator, polyetylentereftalat, polykarbonat, synoxal, polytrifluorokloretylen, polytetrafluoreten, polyarylat Ordbok ?ver ryska synonymer. dielektriskt substantiv, antal synonymer: 11 isolator (21) ... Synonym ordbok

dielektrisk- Ett ?mne vars huvudsakliga elektriska egenskap ?r f?rm?gan att polarisera i ett elektriskt f?lt. [GOST R 52002 2003] dielektriskt Icke-ledande material elektricitet. Elektroteknik?mnen, grundl?ggande... Teknisk ?vers?ttarguide

DELEKTRISKA, dielektriska, hane. (fysisk). Dielektrisk kropp, substans, t.ex. glas. Lexikon Ushakova. D.N. Ushakov. 1935 1940 ... Ushakovs f?rklarande ordbok

DIELECTRIC, va, make. (specialist.). Ett ?mne som inte leder el bra ?r ett icke-ledare. | adj. dielektrisk, oj, oj. Ozhegovs f?rklarande ordbok. SI. Ozhegov, N.Yu. Shvedova. 1949 1992 … Ozhegovs f?rklarande ordbok

Ett ?mne som leder elektricitet svagt. nuvarande. D. ?r: glas, porslin, glimmer, marmor, gummi, ebonit, torrt tr?, siden, asbest, transformatorolja, luft etc. anv?nds f?r att isolera sp?nningsf?rande delar, f?r att isolera... ... Teknisk j?rnv?gsordbok

Dielektrisk- ett ?mne vars huvudsakliga elektriska egenskap ?r f?rm?gan att polarisera i ett elektriskt f?lt... K?lla: ELEKTRISK ENGINEERING. VILLKOR OCH DEFINITIONER AV GRUNDBEGREP. GOST R 52002 2003 (godk?nd av dekretet av Ryska federationens statliga standard daterad ... ... Officiell terminologi

dielektrisk- dielektrisk; industri isolator Ett ?mne vars huvudsakliga elektriska egenskap ?r f?rm?gan att polarisera och i vilken f?rekomsten av elektrostatiskt f?lt … Yrkesh?gskoleterminologiskt f?rklarande ordbok

Dielektrisk- – ett ?mne vars huvudsakliga elektriska egenskap ?r f?rm?gan att polarisera i ett elektriskt f?lt. [GOST 19880 74] Termens rubrik: Energiutrustning Encyclopedia rubriker: Sliputrustning, Slipmedel, V?gar... Uppslagsverk ?ver termer, definitioner och f?rklaringar av byggmaterial

B?cker

• Gr?nseffekter i delar av utrustning ombord p? rymdfarkoster under p?verkan av joniserande str?lning, Boris Alekseevich Shilobreev, Valentin Timofeevich Lazurik, Mikhail Viktorovich Yakovlev. De grundl?ggande begreppen och metoderna f?r ber?kningsm?ssig och experimentell best?mning av de n?ra gr?nsf?rdelningarna av absorberad energi och rymdladdning i strukturella material presenteras...

F?rel?sning 1.3.1. Polarisering av dielektrikum

Dielektriska material

Dielektrika ?r ?mnen som kan polariseras och uppr?tth?lla ett elektrostatiskt f?lt. Detta ?r en bred klass av elektriska material: gasformiga, flytande och fasta, naturliga och syntetiska, organiska, oorganiska och organiska element. Beroende p? vilka funktioner de utf?r delas de in i passiva och aktiva. Passiva dielektrika anv?nds som elektriska isoleringsmaterial. I aktiv dielektrik (ferroelektrik, piezoelektrik, etc.) beror de elektriska egenskaperna p? styrsignaler som kan f?r?ndra egenskaperna hos elektriska anordningar och instrument.

Baserat p? molekylernas elektriska struktur s?rskiljs opol?ra och pol?ra dielektrika. Opol?ra dielektrika best?r av opol?ra (symmetriska) molekyler d?r centra f?r positiva och negativa laddningar sammanfaller. Pol?ra dielektrika best?r av asymmetriska molekyler (dipoler). En dipolmolekyl k?nnetecknas av ett dipolmoment - sid.

Under driften av elektriska anordningar v?rms dielektrikumet upp, eftersom del elektrisk energi det avleds i form av v?rme. Dielektriska f?rluster beror starkt p? str?mfrekvensen, s?rskilt f?r pol?ra dielektrika, s? de ?r l?gfrekventa. Icke-pol?ra dielektrika anv?nds som h?gfrekventa.

De huvudsakliga elektriska egenskaperna hos dielektrikum och deras egenskaper anges i tabellen. 3.

Tabell 3 - Elektriska egenskaper hos dielektrika och deras egenskaper

Polarisation ?r den begr?nsade f?rskjutningen av bundna laddningar eller orienteringen av dipolmolekyler i ett elektriskt f?lt. Under p?verkan av de elektriska f?ltlinjerna f?rskjuts dielektrikets laddningar i riktningen f?r de verkande krafterna, beroende p? intensitetens storlek. I fr?nvaro av ett elektriskt f?lt ?terg?r laddningarna till sitt tidigare tillst?nd.

Det finns tv? typer av polarisering: momentan polarisering, helt elastisk, utan frig?rande av spridningsenergi, d.v.s. utan v?rmeutveckling, under en tid av 10 -15 – 10 -13 s; polarisering sker inte omedelbart, utan ?kar eller minskar l?ngsamt och ?tf?ljs av energif?rlust i dielektrikumet, d.v.s. den v?rms upp genom relaxationspolarisering under en tid fr?n 10 -8 till 10 2 s.

Den f?rsta typen inkluderar elektronisk och jonisk polarisering.

Elektronisk polarisering (C e, Q e)– elastisk f?rskjutning och deformation av de elektroniska skalen av atomer och joner under en tid av 10 -15 s. S?dan polarisering observeras f?r alla typer av dielektrikum och ?r inte associerad med energif?rlust, och ?mnets dielektriska konstant ?r numeriskt lika med kvadraten p? ljusets brytningsindex n 2.

Jonisk polarisation (C och, Q och)?r karakteristiskt f?r fasta ?mnen med jonstruktur och orsakas av f?rskjutning (oscillation) av elastiskt bundna joner vid noderna av kristallgittret under en tid av 10 -13 s. Med ?kande temperatur ?kar f?rskjutningen och som ett resultat av f?rsvagningen av de elastiska krafterna mellan jonerna, och temperaturkoefficienten f?r joniska dielektrikas dielektriska konstant visar sig vara positiv.

Den andra typen inkluderar alla relaxationspolarisationer.

Dipol-relaxation polarisation (C dr, r dr, Q dr) associerad med den termiska r?relsen av dipoler vid pol?r anslutning mellan molekyler. Att rotera dipolerna i det elektriska f?ltets riktning kr?ver att man ?vervinner ett visst motst?nd och frig?r energi i form av v?rme (r dr). Relaxationstiden h?r ?r i storleksordningen 10 -8 – 10 -6 s - detta ?r den tidsperiod under vilken ordningen av dipoler orienterade av det elektriska f?ltet efter att f?ltet har tagits bort kommer att minska p? grund av n?rvaron av termiska r?relser med 2,7 g?nger fr?n startv?rdet.

Jon-relaxation polarisation (C ir, r ir, Q ir) observeras i oorganiska glas och i vissa ?mnen med l?s packning av joner. L?st bundna joner av ett ?mne under p?verkan av ett externt elektriskt f?lt under kaotiska termiska r?relser f?r ?verskott av ?versp?nningar i f?ltets riktning och f?rskjuts l?ngs dess f?ltlinje. Efter att det elektriska f?ltet tagits bort f?rsvagas jonernas orientering enligt en exponentiell lag. Avslappningstid, aktiveringsenergi och frekvens av naturliga sv?ngningar intr?ffar inom 10 -6 - 10 -4 s och ?r relaterade enligt lagen

d?r f ?r frekvensen av naturliga vibrationer av partiklar; v - aktiveringsenergi; k – Boltzmann konstant(8,63 10-5 EV/grad); T – absolut temperatur enligt K 0.

Elektronisk relaxationspolarisation (C er, r er, Q er) uppst?r p? grund av de exciterade termiska energierna av ?verskott, defekta elektroner eller "h?l" inom en tid av 10 -8 – 10 -6 s. Det ?r typiskt f?r dielektrika med h?ga brytningsindex, ett stort inre f?lt och elektronisk elektrisk ledningsf?rm?ga: titandioxid med f?roreningar, Ca+2, Ba+2, ett antal f?reningar baserade p? metalloxider med variabel valens - titan, niob, vismut. Med denna polarisation finns det en h?g dielektricitetskonstant och vid negativa temperaturer n?rvaron av ett maximum i temperaturberoendet av e (dielektrisk konstant). e f?r titaninneh?llande keramik minskar med ?kande frekvens.

Strukturella polariseringar skilja p?:

Migrationspolarisation (C m, r m, Q m) f?rekommer i fasta ?mnen med inhomogen struktur med makroskopiska inhomogeniteter, skikt, gr?nssnitt eller n?rvaro av f?roreningar inom en tid av storleksordningen 10 2 s. Denna polarisering manifesterar sig vid l?ga frekvenser och ?r associerad med betydande energif?rlust. Sk?len till s?dan polarisering ?r ledande och halvledande inneslutningar i teknisk, komplex dielektrik, n?rvaron av skikt med olika ledningsf?rm?ga, etc. Vid gr?nssnitten mellan skikten i dielektrikumet och i elektrodskikten ackumuleras laddningar av l?ngsamt r?rliga joner - detta ?r effekten av mellanskikts- eller strukturell h?gsp?nningspolarisation. F?r ferroelektrik finns det spontan eller spontan polarisering, (C sp, r sp, Q sp), n?r det finns betydande energiavledning eller v?rmeavgivning p? grund av att dom?ner (separata regioner, roterande elektronskal) f?rskjuts i det elektriska f?ltet, d.v.s. ?ven i fr?nvaro av ett elektriskt f?lt, finns det elektriska moment i ?mnet, och vid ett visst yttre f?ltstyrkem?ttnad intr?ffar och observerade ?kande polarisering.

Klassificering av dielektrikum efter typ av polarisation.

Den f?rsta gruppen ?r dielektrikum med elektronisk och jonisk momentan polarisation. Strukturen hos s?dana material best?r av neutrala molekyler, kan vara svagt pol?ra och ?r karakteristisk f?r fasta kristallina och amorfa material som paraffin, svavel, polystyren, s?v?l som flytande och gasformiga material som bensen, v?te, etc.

Den andra gruppen ?r dielektrikum med elektroniska och dipolrelaxationspolarisationer - dessa ?r pol?ra organiska v?tskor, halvv?tska, fasta ?mnen som oljekolofoniumf?reningar, epoxihartser, cellulosa, klorerade kolv?ten, etc. material.

Den tredje gruppen ?r fast oorganisk dielektrik, som ?r uppdelad i tv? undergrupper som skiljer sig ?t i Elektriska egenskaper– a) dielektrikum med elektroniska och dipolrelaxerande polarisationer, s?som kvarts, glimmer, bergsalt, korund, rutil; b) dielektrika med elektroniska och joniska relaxationspolarisationer - dessa ?r glas, material med en glasaktig fas (porslin, micalex, etc.) och kristallina dielektrika med l?s packning av joner.

Den fj?rde gruppen ?r dielektrikum som har elektroniska och joniska momentana och strukturella polarisationer, vilket ?r karakteristiskt f?r m?nga positionella, komplexa, skiktade och ferroelektriska material.

l?g frekvens. Som h?g frekvens icke-pol?ra dielektrika anv?nds.

3.1. Grundl?ggande elektriska egenskaper hos dielektrikum

De huvudsakliga elektriska egenskaperna hos dielektrikum och deras egenskaper anges i tabellen. 12.

Tabell 12

Elektriska egenskaper hos dielektrikum och deras egenskaper

3.1.1. Polarisering av dielektrikum

Polarisation ?r den elastiska f?rskjutningen av bundna laddningar eller orienteringen av dielektriska molekyler i ett elektriskt f?lt. Polarisering ?tf?ljs av uppkomsten av bunden elektriska laddningar.

F?rm?gan hos ett dielektrikum att polarisera k?nnetecknas av dess relativa dielektrisk konstant

d?r C ?r kapacitansen f?r en kondensator med ett dielektrikum, C 0 ?r kapacitansen f?r en kondensator utan ett dielektrikum (i ett vakuum).

F?ljande typer av polarisering s?rskiljs:

elektronpolarisering- elastisk f?rskjutning och deformation av atomernas elektroniska skal under p?verkan av ett yttre f?lt (fig. 13, a). Det ?r karakteristiskt f?r alla ?mnen, men spelar en avg?rande roll i opol?ra dielektrika (gasformiga,

flytande och fast). S?dan polarisering intr?ffar n?stan omedelbart (t = 10-15 s), utan energif?rlust, dess v?rde beror inte p? f?ltfrekvensen;

Ris. 13. Schema f?r f?rekomsten av polarisering: a - elektronisk, b - jonisk, c - di-

fullst?ndig avslappning, g - spontan (spontan)

jonpolarisering orsakas av f?rskjutningen av elastiskt bundna joner inom det interatom?ra avst?ndet (fig. 13b). Det ?r typiskt f?r ?mnen med jonstruktur, polarisationstiden ?r kort (t = 10-13 s), och sker med praktiskt taget ingen energif?rlust;

dipolavslappning polarisering ligger i ursprunget

entation av dipolmolekyler under p?verkan av f?ltkrafter (Fig. 13, c).

Det ?r inneboende i pol?r dielektrik, uppst?r ?ver tiden (t = 10-2 s) och ?tf?ljs av energif?rluster;

spontan (spontan) polariseringobserveras i ferroelektrik. Det ?r ?mnen som best?r av elektrifierade omr?den - dom?ner som har elektriskt vridmoment. I fr?nvaro av ett externt f?lt ?r dom?nerna placerade slumpm?ssigt, och det totala momentet ?r noll. I yttre f?lt en omorientering av dom?ner intr?ffar och en stark polarisationseffekt skapas (fig. 13d): det relativa dielektrikumet

Den regionala permeabiliteten n?r e = 105.

Temperaturens inverkan p? polariseringen av dielektrikum

F?r?ndringen i relativ dielektricitetskonstant med temperaturf?r?ndringar k?nnetecknas av temperatur koefficient

Med elektronisk polarisation minskar den relativa dielektricitetskonstanten n?got med ?kande temperatur p? grund av en minskning av ?mnets densitet (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) (kurva 2 i fig. 14). Dipolrelaxationspolarisation beror starkt p? mediets temperatur. Med ?kande temperatur f?rsvagas krafterna fr?n intermolekyl?r interaktion, och dipolmolekyler orienteras l?ttare i det yttre f?ltet - e ?kar. Med en ytterligare ?kning av temperaturen f?rsvagar den intensiva termiska r?relsen av molekyler f?ltets orienterande inverkan - e minskar (kurva 3 i fig. 14). Med spontan polarisering ?kar dess v?rde till en viss temperatur (Tc - Curie-punkt), ?ver vilken ferroelektriken f?rlorar sina specifika egenskaper (kurva 4 i fig. 14).

Ris. 14. Temperaturberoende relativ dielektrisk permeabilitet

v?rde f?r polarisation: 1 - elektronisk, 2 - jonisk, 3 - dipolrelaxation, 4 - spontan

Inverkan av elektrisk f?ltstyrka p? polariseringen av dielektrikum

Baserat p? effekten av den elektriska f?ltstyrkan p? den relativa dielektricitetskonstanten, s?rskiljs linj?ra och olinj?ra dielektrika. Kapacitansen f?r en kondensator med en linj?r dielektrikum beror endast p? dess geometriska dimensioner, och e beror inte p? den yttre f?ltstyrkan (fig. 15a).

Det ?verv?ldigande antalet dielektrika tillh?r linj?ra dielektrika:

opol?ra dielektrika med elektronisk polarisation - gaser, v?tskor, kristallina och amorfa fasta ?mnen (bensen, paraffin, svavel, polyeten, etc.);

pol?r dielektrik med dipolrelaxation och elektronisk polarisering - organiska flytande och fasta ?mnen (klorerade kolv?ten, de flesta organiska f?reningar baserat p? polymerer, etc.);

oorganiska jonf?reningar med jonisk och elektronisk polarisation - kristallina ?mnen med t?t packning av joner (kvarts, glimmer, korund - Al 203, rutil - TiO2, etc.);

Alla flytande och fasta ?mnen, enligt arten av verkan av det elektrostatiska f?ltet p? dem, ?r uppdelade i ledare, halvledare och dielektrikum.

Dielektrikum (isolatorer)– ?mnen som leder el d?ligt eller inte alls. Dielektrikum inkluderar luft, vissa gaser, glas, plast, olika hartser och m?nga typer av gummi.

Om den placeras i elektriskt f?lt neutrala kroppar gjorda av material som glas, ebonit, man kan observera deras attraktion till b?de positivt laddade och negativt laddade kroppar, men mycket svagare. Men n?r s?dana kroppar separeras i ett elektriskt f?lt visar sig deras delar vara neutrala, som hela kroppen som helhet.

D?rav, i s?dana kroppar finns inga fria elektriskt laddade partiklar, kan r?ra sig i kroppen under p?verkan av ett yttre elektriskt f?lt. ?mnen som inte inneh?ller fria elektriskt laddade partiklar kallas dielektriska eller isolatorer.

Attraktionen av oladdade dielektriska kroppar till laddade kroppar f?rklaras av deras f?rm?ga att polarisering.

Polarisering– fenomenet f?rskjutning av bundna elektriska laddningar inuti atomer, molekyler eller inuti kristaller under p?verkan av ett yttre elektriskt f?lt. Enklast exempel p? polarisering– verkan av ett yttre elektriskt f?lt p? en neutral atom. I ett externt elektriskt f?lt ?r kraften som verkar p? det negativt laddade skalet riktad motsatt kraften som verkar p? den positiva k?rnan. Under inverkan av dessa krafter f?rskjuts elektronskalet n?got i f?rh?llande till k?rnan och deformeras. Atomen f?rblir i allm?nhet neutral, men centra f?r positiv och negativ laddning i den sammanfaller inte l?ngre. En s?dan atom kan betraktas som ett system med tv? lika stora punktladdningar med motsatt tecken, vilket kallas en dipol.

Om du placerar en dielektrisk platta mellan tv? metallplattor med laddningar av motsatta tecken, visar sig alla dipoler i dielektrikumet vara omv?nda under p?verkan av ett externt elektriskt f?lt positiva laddningar till den negativa plattan och negativa laddningar till den positivt laddade plattan. Den dielektriska plattan f?rblir i allm?nhet neutral, men dess ytor ?r t?ckta med bundna laddningar av motsatta tecken.

I ett elektriskt f?lt skapar polarisationsladdningar p? ytan av dielektrikumet ett elektriskt f?lt i motsatt riktning mot det externa elektriska f?ltet. Som ett resultat minskar den elektriska f?ltstyrkan i dielektrikumet, men blir inte noll.

F?rh?llandet mellan intensitetsmodulen E 0 f?r det elektriska f?ltet i ett vakuum och intensitetsmodulen E f?r det elektriska f?ltet i ett homogent dielektrikum kallas dielektrisk konstant ? f?r ?mnet:

? = E 0 / E

N?r tv?punkts elektriska laddningar interagerar i ett medium med dielektricitetskonstanten ?, som ett resultat av en minskning av f?ltstyrkan med ? g?nger, minskar Coulomb-kraften ocks? med ? g?nger:

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

Dielektrikum kan f?rsvaga ett yttre elektriskt f?lt. Denna egenskap anv?nds i kondensatorer.

Kondensatorer- Det h?r elektriska apparater f?r ackumulering av elektriska laddningar. Den enklaste kondensatorn best?r av tv? parallella metallplattor ?tskilda av ett dielektriskt skikt. N?r man ger laddningar av samma storlek och motsatt tecken till plattor +q och –q ett elektriskt f?lt med en intensitet skapas mellan plattorna E. Utanf?r plattorna kompenseras verkan av elektriska f?lt riktade i motsatt laddade plattor ?msesidigt, f?ltstyrkan ?r noll. Sp?nning U mellan plattor ?r direkt proportionell mot laddningen p? en platta, s? laddningsf?rh?llandet q till sp?nning U

C=q/U

?r ett konstant v?rde f?r kondensatorn vid vilket laddningsv?rde som helst q. Det ?r en attityd MED kallas kondensatorns kapacitans.

Har du fortfarande fr?gor? Vet du inte vad dielektrikum ?r?
F?r att f? hj?lp av en handledare, registrera dig.
F?rsta lektionen ?r gratis!

webbplats, vid kopiering av material helt eller delvis kr?vs en l?nk till k?llan.