Dielektrik on materjal või aine, mis praktiliselt ei edasta elektrivoolu. See juhtivus on tingitud elektronide ja ioonide väikesest arvust. Need osakesed tekivad mittejuhtivas materjalis ainult siis, kui saavutatakse kõrge temperatuuri omadused. Selles artiklis räägitakse sellest, mis on dielektrik.
Kirjeldus
Iga elektroonika- või raadiojuht, pooljuht või laetud dielektrik laseb ise läbi elektrivoolu, kuid dielektriku eripära on see, et isegi kõrgel pingel üle 550 V hakkab temas voolama väike vool. Elektrivool dielektrikus on laetud osakeste liikumine teatud suunas (see võib olla positiivne või negatiivne).
Voolude tüübid
Dielektrikute elektrijuhtivus põhineb:
- Neeldumisvoolud – vool, mis voolab dielektrikus konstantse vooluga kuni tasakaaluseisundi saavutamiseni, muutes suunda sisselülitamisel ja sellele pinge rakendamisel ja väljalülitamisel. Vahelduvvoolu korral on dielektriku pinge sees kogu aeg, kui see on elektrivälja toimel.
- Elektrooniline juhtivus - elektronide liikumine välja mõjul.
- Ioonne elektrijuhtivus – on ioonide liikumine. Seda leidub elektrolüütide lahustes – soolades, hapetes, leelises, aga ka paljudes dielektrikutes.
- Moolioni elektrijuhtivus on laetud osakeste, mida nimetatakse molioonideks, liikumine. Seda leidub kolloidsüsteemides, emulsioonides ja suspensioonides. Mooliooni liikumise nähtust elektriväljas nimetatakse elektroforeesiks.
Isolatsioonimaterjalid klassifitseeritakse nende agregatsiooni ja keemilise olemuse järgi. Esimesed jagunevad tahketeks, vedelateks, gaasilisteks ja tahkuvateks. Keemilise olemuse järgi jagunevad need orgaanilisteks, anorgaanilisteks ja organoelementideks.
Dielektrikute elektrijuhtivus agregatsiooni oleku järgi:
- Gaaside elektrijuhtivus. Gaasilistel ainetel on üsna madal voolujuhtivus. See võib ilmneda vabade laetud osakeste juuresolekul, mis ilmneb väliste ja sisemiste, elektrooniliste ja ioonsete tegurite mõjul: röntgenikiirgus ja radioaktiivsed osad, molekulide ja laetud osakeste kokkupõrge, termilised tegurid.
- Vedela dielektriku elektrijuhtivus. Sõltuvustegurid: molekulaarstruktuur, temperatuur, lisandid, elektronide ja ioonide suurte laengute olemasolu. Vedelate dielektrikute elektrijuhtivus sõltub suuresti niiskuse ja lisandite olemasolust. Polaarsete ainete elektrijuhtivus tekib isegi dissotsieerunud ioonidega vedeliku abil. Polaarsete ja mittepolaarsete vedelike võrdlemiselesimestel on juhtivuse osas selge eelis. Kui vedelik puhastatakse lisanditest, aitab see kaasa selle juhtivate omaduste vähenemisele. Vedela aine juhtivuse ja temperatuuri tõusuga väheneb selle viskoossus, mis põhjustab ioonide liikuvuse suurenemist.
- Tahked dielektrikud. Nende elektrijuhtivus määratakse laetud dielektriliste osakeste ja lisandite liikumisena. Tugevates elektrivooluväljades tuvastatakse elektrijuhtivus.
Dielektrikute füüsikalised omadused
Kui materjali eritakistus on alla 10-5 oomim, võib need omistada juhtmetele. Kui rohkem kui 108 oomim - dielektrikutele. On juhtumeid, kus takistus on mitu korda suurem kui juhi takistus. Intervallis 10-5-108 Ohmm on pooljuht. Metallmaterjal on suurepärane elektrivoolujuht.
Kogu perioodilisuse tabelist kuulub mittemetallide hulka ainult 25 elementi ja võib-olla on 12 neist pooljuhtide omadused. Kuid loomulikult on lisaks tabeli ainetele veel palju sulameid, koostisi või keemilisi ühendeid, millel on juhi, pooljuhi või dielektriku omadus. Selle põhjal on raske tõmmata teatud piiri erinevate ainete väärtuste vahel nende takistustega. Näiteks vähendatud temperatuuriteguri korral käitub pooljuht nagu dielektrik.
Rakendus
Mittejuhtivaid materjale kasutatakse väga laialdaselt, kuna see on üks kõige sagedamini kasutatavaid materjaleelektrilised komponendid. On saanud üsna selgeks, et neid saab tänu omadustele kasutada aktiivsel ja passiivsel kujul.
Passiivsel kujul kasutatakse dielektrikute omadusi elektriisolatsioonimaterjalides kasutamiseks.
Aktiivsel kujul kasutatakse neid ferroelektrilistes materjalides, aga ka lasertehnoloogia emitterite materjalides.
Põhidielektrikud
Levinud liigid on:
- Klaas.
- Kumm.
- Õli.
- Asf alt.
- Portselan.
- Kvarts.
- Air.
- Teemant.
- Puhas vesi.
- Plast.
Mis on vedel dielektrik?
Seda tüüpi polariseerumine toimub elektrivooluväljas. Vedelaid mittejuhtivaid aineid kasutatakse materjalide valamisel või immutamisel. Vedelaid dielektrikuid on 3 klassi:
Naftaõlid on madala viskoossusega ja enamasti mittepolaarsed. Neid kasutatakse sageli kõrgepingeseadmetes: trafoõli, kõrgepingevesi. Trafoõli on mittepolaarne dielektrik. Kaabelõli on leidnud rakendust kuni 40 kV pingega isoleerivate paberjuhtmete, aga ka üle 120 kV voolutugevusega metallipõhiste katete immutamisel. Trafoõlil on puhtam struktuur kui kondensaatoriõlil. Seda tüüpi dielektrikuid kasutatakse tootmises laialdaselt, vaatamata kõrgetele kuludele võrreldes analoogsete ainete ja materjalidega.
Mis on sünteetiline dielektrik? Praegu on see kõrge toksilisuse tõttu peaaegu kõikjal keelatud, kuna seda toodetakse klooritud süsiniku baasil. Orgaanilisel ränil põhinev vedel dielektrik on ohutu ja keskkonnasõbralik. See tüüp ei põhjusta metalli roostet ja sellel on madala hügroskoopsusega omadused. Seal on veeldatud dielektrik, mis sisaldab fluororgaanilist ühendit, mis on eriti populaarne oma mittesüttivuse, termiliste omaduste ja oksüdatiivse stabiilsuse poolest.
Ja viimane liik on taimeõlid. Need on nõrg alt polaarsed dielektrikud, nende hulka kuuluvad linaseemned, kastoor, tung, kanep. Kastoorõli on tugev alt kuumutatud ja seda kasutatakse paberkondensaatorites. Ülejäänud õlid aurustatakse. Aurustumist neis ei põhjusta loomulik aurumine, vaid keemiline reaktsioon, mida nimetatakse polümerisatsiooniks. Kasutatakse aktiivselt emailides ja värvides.
Järeldus
Artiklis käsitleti üksikasjalikult, mis on dielektrik. Mainitud on erinevaid liike ja nende omadusi. Muidugi, et mõista nende omaduste peenust, peate neid käsitlevat füüsikaosa põhjalikum alt uurima.
