Selliseid nähtusi nagu dielektriline vastuvõtlikkus ja läbilaskvus ei leidu mitte ainult füüsikas, vaid ka igapäevaelus. Sellega seoses on vaja kindlaks teha nende nähtuste tähendus teaduses, nende mõju ja rakendamine igapäevaelus.
Pinge määramine
Intensiivsus on füüsikas vektorsuurus, mis arvutatakse jõust, mis mõjutab uuritava välja punkti asetatud üksikut positiivset laengut. Pärast dielektriku asetamist välisesse elektrostaatilisesse välja omandab see dipoolmomendi ehk teisisõnu polariseerub. Dielektriku polarisatsiooni kvantitatiivseks kirjeldamiseks kasutatakse polarisatsiooni - vektori füüsikalist indeksit, mis arvutatakse dielektriku ruumala väärtuse dipoolmomendina.
Intensiivsusvektor pärast kahe dielektriku vahelise pinna läbimist muutub järsult, põhjustades häireid elektrostaatiliste väljade arvutamisel. Sellega seoses tutvustatakse täiendavat tunnust - vektoritelektriline nihe.
Läbilaskvuse abil saate teada, mitu korda võib dielektrik välist välja nõrgendada. Elektrostaatiliste väljade kõige ratsionaalsemaks selgitamiseks dielektrikutes kasutatakse elektrilise nihke vektorit.
Põhimääratlused
Keskkonna absoluutne läbitavus on koefitsient, mis sisaldub Coulombi seaduse matemaatilises tähistuses ning elektrivälja tugevuse ja elektriinduktsiooni vahelise seose võrrandis. Absoluutset läbilaskvust saab esitada keskkonna suhtelise läbilaskvuse ja elektrikonstandi korrutisena.
Dielektriline vastuvõtlikkus, mida nimetatakse aine polariseeritavuseks, on füüsikaline suurus, mida saab elektrivälja mõjul polariseerida. See on ka välise elektrivälja lineaarse ühenduse koefitsient dielektriku polarisatsiooniga väikeses väljas. Dielektrilise vastuvõtlikkuse valem on kirjutatud järgmiselt: X=na.
Enamasti on dielektrikutel positiivne dielektriline tundlikkus, samas kui see väärtus on ilma mõõtmeteta.
Ferroelekter on füüsikaline nähtus, mis esineb teatud kristallides, mida nimetatakse ferroelektrideks, teatud temperatuuriväärtustel. See seisneb spontaanse polarisatsiooni ilmnemises kristallis isegi ilma välise elektriväljata. Ferroelektriliste ja püroelektriliste elementide erinevus onet teatud temperatuurivahemikes nende kristallide modifikatsioon muutub ja juhuslik polarisatsioon kaob.
Valdkonna elektrikud ei käitu nagu elektrijuhid, kuid neil on ühised omadused. Dielektrik erineb juhist vaba laetud kandjate puudumise tõttu. Neid on olemas, kuid minimaalses koguses. Juhis muutub metalli kristallvõres vab alt liikuv elektron sarnaseks laengukandjaks. Dielektrikus olevad elektronid on aga seotud oma aatomitega ega saa kergesti liikuda. Pärast dielektrikute sisestamist elektriväljale ilmub selles elektrisatsioon, nagu juht. Erinevus dielektrikust seisneb selles, et elektronid ei liigu vab alt kogu ruumala ulatuses, nagu see toimub juhis. Kuid välise elektrivälja mõjul tekib aine molekuli seest kerge laengute nihkumine: positiivne nihkub välja suunas ja negatiivne vastupidi.
Sellega seoses omandab pind teatud laengu. Aine pinnale laengu ilmumise protseduuri elektriväljade mõjul nimetatakse dielektriliseks polarisatsiooniks. Kui teatud molekulide kontsentratsiooniga homogeenses ja mittepolaarses dielektrikus on kõik osakesed ühesugused, siis on ka polarisatsioon sama. Ja dielektriku dielektrilise tundlikkuse korral on see väärtus mõõtmeteta.
Seotud tasud
Polarisatsiooniprotsessi tõttu tekivad dielektrilise aine ruumalasse kompenseerimata laengud, mida nimetatakse polarisatsiooniks või seotuks. osakesed,omades neid laenguid, esinevad need molekulide laengutes ja nihkuvad nad välise elektrivälja mõjul tasakaaluasendist välja, lahkumata molekulist, milles nad asuvad.
Seotud laenguid iseloomustab pinnatihedus. Söötme dielektriline vastuvõtlikkus ja läbilaskvus määrab, mitu korda on kahe elektrilaengu sidumisjõud ruumis väiksem kui sama näitaja vaakumis.
Enamiku teiste gaaside suhteline õhutundlikkus ja läbilaskvus standardtingimustes on ühtsuse lähedal (väikese tasapinna tõttu). Suhteline dielektriline vastuvõtlikkus ja dielektriline läbilaskvus ferroelektrilistes on kümneid ja sadu tuhandeid dielektrikupaari eralduspinnal, millel on aine erinev absoluutne läbilaskvus ja vastuvõtlikkus, samuti nendevahelised võrdsed tangentsiaalsed tugevuskomponendid.
Paljude praktiliste olukordade hulgas on kohtumine voolu üleminekuga metallkeh alt ümbritsevasse maailma, kusjuures viimase erijuhtivus on mitu korda väiksem selle keha juhtivusest. Sarnased olukorrad võivad tekkida näiteks voolu läbimisel maasse maetud metallelektroodide kaudu. Sageli kasutatakse terasest elektroode. Kui ülesandeks on määrata klaasi dielektriline tundlikkus, siis ülesande muudab mõnevõrra keerulisemaks asjaolu, et sellel ainel on ioonide lõdvestav omadus, mille tõttu onhilinemine.
Erineva läbilaskvusega dielektrikupaari piiril välisvälja olemasolul ilmnevad polarisatsioonilaengud erinevate indeksitega erineva pinnatihedusega. Nii saadakse uus tingimus väljajoone murdumiseks dielektrikult teisele üleminekul.
Vooluliinide murdumisseadust selle kujul võib pidada sarnaseks elektrostaatilistes väljades kahe dielektriku piiril paiknevate nihkejoonte murdumisseadusega.
Igal ümbritseva maailma kehal ja ainel on teatud elektrilised omadused. Selle põhjus peitub molekulaar- ja aatomistruktuuris – laetud osakeste olemasolus, mis on omavahel seotud või vabas olekus.
Kui ainet ei mõjuta välisväli, siis sellised osad paiknevad üksteist tasakaalustades kogumahus, tekitamata täiendavaid elektrivälju. Kui elektrienergiat rakendatakse väljastpoolt, tekib olemasolevate molekulide ja aatomite sees laengute ümberjaotumine, mis toob kaasa oma sisemise välja ilmnemise, mis on suunatud väljapoole.
Kui määrate rakendatud välisväljale E0 ja sisemise E', on kogu väli E nende väärtuste summa.
Kõik elektris leiduvad ained jagunevad tavaliselt:
- dirigendid;
- dielektrikud.
See klassifikatsioon on eksisteerinud pikka aega, kuid pole täiesti täpne, kuna teadus on juba ammu avastanud kehad uute või kombineeritudaine omadused.
Dirigendid
Juhtivate ainetena võivad olla kandjad, milles on tasuta laengud. Metalle peetakse sageli sellisteks asjadeks, kuna nende struktuur eeldab vabade elektronide pidevat olemasolu, mis võivad liikuda kogu aine õõnsuses. Söötme dielektriline tundlikkus võimaldab teil osaleda termilises protsessis
Kui juht on isoleeritud välise elektrivälja mõjust, siis tekib selle sees tasakaal positiivsete ja negatiivsete laengute vahel. See olek kaob koheselt, kui elektrivälja ilmub juht, mis jaotab oma energiaga ümber laetud osakesed ja provotseerib välispinnale positiivse ja negatiivse väärtusega tasakaalustamata laenguid
Seda nähtust nimetatakse elektrostaatiliseks induktsiooniks. Laenguid, mis tekkisid selle mõjul metalli pinnale, nimetatakse induktsioonlaenguteks.
Juhis tekkinud induktiivlaengud loovad oma välja, mis kompenseerib välise välja mõju juhi sees. Sellega seoses kompenseeritakse kogu elektrostaatilise välja indikaator ja see on 0. Iga punkti potentsiaal sees ja väljas on võrdsed.
See tulemus näitab, et juhi sees (isegi ühendatud välise väljaga) pole potentsiaalide erinevust ega elektrostaatilist välja. Seda asjaolu kasutatakse kasutamise tõttu varjestusesinimese ja väljade suhtes tundlike elektriseadmete elektrooptilise kaitse meetod, eriti ülitäpsed mõõteriistad ja mikroprotsessortehnoloogia.
Samuti on seos lubatavuse ja vastuvõtlikkuse vahel. Seda saab aga väljendada valemiga. Seega on dielektrilise konstandi ja dielektrilise vastuvõtlikkuse vaheline seos järgmine: e=1+X.
ESD põhimõte
Varjestuse abil kasutatakse elektrit juhtivatest materjalidest, sealhulgas mütsid, valmistatud riideid ja jalanõusid kõrgepingeseadmete poolt põhjustatud kõrge pinge tingimustes töötavate töötajate ohutuse tagamiseks. Elektrostaatiline väli ei tungi juhi sisemusse, sest kui juht viia elektrivälja, kompenseeritakse see vabade laengute liikumise tõttu tekkiva väljaga.
Dielektrikud
See nimi kuulub ainetele, millel on isoleerivad omadused. Need sisaldavad ainult omavahel seotud tasusid, mitte tasuta. Iga nendes sisalduv positiivne osake seotakse aatomi sees negatiivse osakesega, millel on ühine neutraalne laeng ilma vaba liikumiseta. Need on jaotatud dielektrikute seest ja ei saa väliste väljade mõjul oma asukohta muuta. Samas kaasnevad aine dielektrilise vastuvõtlikkuse ja sellest tuleneva energiaga siiski teatud muutused aine struktuuris. Aatomi ja molekuli seest suhe muutubaine pinnale tekivad osakese positiivsed ja negatiivsed laengud ning ekstra tasakaalustamata omavahel seotud laengud, mis tekitavad sisemise elektrivälja. See on suunatud väljastpoolt rakendatavale pingele.
Seda nähtust nimetatakse dielektriliseks polarisatsiooniks. Seda saab iseloomustada sellega, et aine seest tekib elektriväli, mis on põhjustatud välisenergia mõjul, kuid nõrgeneb sisevälja vastumõjul.
Polarisatsiooni tüübid
Dielektrikute sees võib seda esindada kahte tüüpi:
- orientatsioon;
- elektrooniline.
Esimesel tüübil on ka lisanimi – dipoolpolarisatsioon. See omadus on omane dielektrikutele, mille tsentrid on nihkunud positiivse ja negatiivse laengu juures ja mis loovad molekule väikestest dipoolidest - laengupaari neutraalsest kombinatsioonist. See nähtus on tüüpiline vedelale vesiniksulfiidile, mis kannab lämmastikku.
Nr.
See pilt muutub väljastpoolt rakendatud energia mõjul, kui dipoolid ei muuda palju oma orientatsiooni ja pinnale tekivad kompenseerimata makroskoopilised seotud laengud, mis tekitavad väljastpoolt rakendatavale väljale vastupidise suuna.
Elektrooniline polarisatsioon, elastnemehhanism
See nähtus esineb mittepolaarsetes dielektrikutes – erinevat tüüpi materjalides, mille molekulides puudub dipoolmoment, mis välise välja mõjul deformeerub nii, et dielektrikutes on orienteeritud ainult positiivsed laengud. välise väljavektori suund ja negatiivsed laengud - vastupidises suunas.
Selle tulemusena toimib iga molekul elektrilise dipoolina, mis on orienteeritud piki rakendatava välisvälja telge. Sarnasel viisil ilmub välispinnale oma väli, millel on vastupidine suund.
Mittepolaarse dielektriku polarisatsioon
Nende ainete puhul ei sõltu molekulide muutumine ja sellele järgnev polariseerumine välisvälja mõjust nende liikumisest temperatuuri mõjul. Metaani CH4 saab kasutada mittepolaarse dielektrikuna. Mõlema dielektriku sisevälja arvnäitajad muutuvad alguses proportsionaalselt välisvälja muutusega ja pärast küllastumist ilmnevad mittelineaarset tüüpi efektid. Need ilmnevad siis, kui iga molekulaarne dipool on joondatud piki jõujooni polaarsete dielektrikute lähedal või toimuvad muutused mittepolaarsetes ainetes, mis on põhjustatud aatomite ja molekulide tugevast deformatsioonist suurest väljastpoolt rakendatavast energiast. Praktilistel juhtudel juhtub seda äärmiselt harva.
Dielektriline konstant
Isolatsioonimaterjalide hulgas on tõsine roll elektrinäitajatel ja sellisel omadusel nagu dielektriline konstant. Mõlemaid hinnatakse kahe erineva tunnuse järgi:
- absoluutväärtus;
- suhteline näitaja.
Aine absoluutse läbilaskvuse mõiste viitab Coulombi seaduse matemaatilistele tähistele. Selle abil kirjeldatakse induktsioonivektori ja intensiivsuse vahelist seost koefitsiendi kujul.
