Електрическа проводимост на диелектриците. Видове диелектрици, техните свойства и приложения

Електрическата проводимост на диелектриците е важна физическа характеристика. Информацията за това ви позволява да определите обхвата на материалите.

Условията

за проводимост на електрическата течните вещества се разделят на групи:

• диелектрици;
• полупроводници;
• Водачи.

Отлични течения метали - стойността на тяхната специфична електрическа проводимост достига 106-108 (Ohm middot- т)^-1.

Диелектричните материали не са способни да водят електрически ток, така че те се използват като изолатори. Те нямат носители на свободни заряди, те се различават по диполната структура на молекулите.

Полупроводниците са твърди материали с междинни стойности на проводимост.

класификация

Всички диелектрични материали са разделени на полярни и неполярни видове. В полярните изолатори центровете на положителни и отрицателни заряди са изместени от центъра. Молекулите на тези вещества са сходни в електрическите си параметри с твърд дипол, имащ свой собствен диполен момент. Като полярни диелектрици могат да се цитират вода, амоняк и хлороводород.

Неполярните диелектрици се отличават със съвпадението на центровете на положителните и отрицателните заряди. Те са сходни по електрически характеристики с еластичен дипол. Примери за такива изолатори са водород, кислород, тетрахлорметан.

Електрическа проводимост

Електрическата проводимост на диелектриците се обяснява с наличието на малък брой свободни електрони в техните молекули. Когато таксите в субстанцията се преместват през определен интервал от време, се наблюдава постепенно установяване на равновесното положение, което е причината за появата на тока. Електрическата проводимост на диелектриците съществува в момента, когато напрежението е изключено и включено. Техническите мостри на изолатори имат максималния брой безплатни такси, поради което те се въвеждат незначително през токове.

Електрическата проводимост на диелектриците в случай на стойност на постоянно напрежение се изчислява от пропускателния ток. Този процес включва разпределянето и неутрализирането на електродите върху наличните заряди. В случай на променливо напрежение, активната проводимост се влияе не само от пропускащия ток, но и от активните компоненти на поляризационните токове.

Електрическите свойства на диелектриците зависят от плътността на тока, съпротивлението на материала.

Твърди диелектрици

Електрическата проводимост на твърдите диелектрици е подразделена на обем и повърхност. За да се сравнят тези параметри, за различни материали се използват различни стойности на обемното специфично и повърхностно съпротивление.

Общата проводимост се сумира от тези две количества, тяхната стойност зависи от влажността на средата и от температурата на околния въздух. В случай на продължителна работа под напрежение се наблюдава пропускателен ток, който преминава през течни и твърди изолатори.

И в случай на увеличаване на тока след определен период от време, можем да говорим за факта, че необратими процеси, които водят до унищожаване (диелектрична повреда).

Характеристики на газовото състояние

Газовите диелектрици имат незначителна електрическа проводимост в случай, че силата на полето придобива минимални стойности. Появата на ток в газообразни вещества е възможна само в случаите, когато в тях има свободни електрони или заредени йони.

Газообразните диелектрици са качествени изолатори, поради което се използват в съвременната електроника в големи обеми. Йонизацията в такива вещества се дължи на външни фактори.

Поради сблъскването на газови йони, както и по време на топлинна експозиция, ултравиолетова или рентгенова ефект се наблюдава и образуването на неутрални молекули (рекомбинация). Чрез този процес е ограничен до увеличаване на броя на йоните в газа, то се определя зарежда концентрация на частиците в кратък период от време след излагане на външен източник на йонизация.

В процеса на увеличаване на напрежението, приложено към газа, движението на йоните към електродите се увеличава. Те нямат време да се рекомбинират, така че те се зареждат на електродите. При последващо увеличение на напрежението, токът не се увеличава, то се нарича ток на насищане.

Като се има предвид неполярният диелектрик, ние отбелязваме, че въздухът е идеален изолатор.

Течни диелектрици

Електрическата проводимост на течните диелектрици се обяснява със структурните характеристики на течните молекули. В неполярни разтворители има дисоциирани примеси, включително влага. В полярните молекули проводимостта на електрически ток се обяснява и с процеса на разпадане на йоните на самата течност.

В това обобщено състояние токът се предизвиква и от движението колоидни частици. Поради нереалността на пълното отстраняване на примеси от такъв диелектрик, възникват проблеми при получаване на течности с незначителна текуща проводимост.

Всички видове изолация включват търсене на възможности за намаляване на проводимостта на диелектриците. Например, премахнете примесите, коригирайте температурния индекс. Увеличаването на температурата води до намаляване на вискозитета, увеличаване на мобилността на йоните, повишаване на степента на термична дисоциация. Тези фактори влияят върху стойността на проводимостта на диелектричните материали.

Електрическа проводимост на твърди вещества

Това се обяснява с изместването не само на йоните на самия изолатор, но и на заредените частици от примеси, съдържащи се в твърдия материал. Тъй като преминава през твърдия изолатор, настъпва частично отстраняване на примеси, което постепенно засяга проводимостта на тока. Като се имат предвид структурните особености на кристалната решетка, движението на заредените частици се дължи на колебания в топлинното движение.

При ниски температури се поставят положителни и отрицателни йони на примеси. Такива видове изолации са характерни за вещества с молекулна и атомна кристална структура.

За анизотропни кристали специфичната проводимост се променя по осите. Например, в кварц в посока, успоредна на основната ос, тя надвишава 1000 пъти вертикалната позиция.

В твърдите порьозни диелектрици, където практически няма влага, леко увеличение на електрическото съпротивление води до увеличаване на електрическото им съпротивление. В вещества, които съдържат примеси, разтворими във вода, се наблюдава значително намаляване на обемното съпротивление поради промяна в влажността.

Поляризация на диелектриците

Това явление се свързва с промяна в положението на изолационните частици в пространството, което води до придобиването от всеки макроскопичен обем на диелектрика на някакъв електрически (индуциран) момент.

Има поляризация, която възниква под въздействието на външно поле. Съществува и спонтанен вариант на поляризация, който се появява дори при отсъствие на външно поле.

Относителната проницаемост се характеризира с:

• капацитет на кондензатор с този диелектрик;
• неговата величина във вакуум.

Този процес е съпроводен от появата на диелектричната повърхност на обвързани заряди, които намаляват интензивността вътре в субстанцията.

В случай на пълно отсъствие на външно поле, отделен елемент от диелектричния обем няма електрически момент, тъй като сумата от всички натоварвания е нула и се наблюдава съвпадение на отрицателни и положителни натоварвания в пространството.

Опции за поляризация

В случай на електронна поляризация, електронните черупки на атома се преместват под въздействието на външното поле. В йонния вариант се наблюдава изместване на решетките. Диполната поляризация се характеризира със загуби, за да се преодолеят вътрешните сили на триене и свързване. Структурният вариант на поляризация се счита за най-бавния процес, който се характеризира с ориентация на нехомогенни макроскопични примеси.

заключение

Електроизолационните материали са вещества, които позволяват да се получи надеждна изолация на някои компоненти на електрическото оборудване, разположено под определени електрически потенциали. В сравнение с токовите проводници, многобройните изолатори имат много по-голямо електрическо съпротивление. Те са способни да създават силни електрически полета и да натрупват допълнителна енергия. Това е собственост на изолатори, която се използва в съвременните кондензатори.

В зависимост от химичния състав, те са разделени на естествени и синтетични материали. Втората по големина група е най-голямата, затова тези изолатори се използват в различни електрически уреди.

В зависимост от технологичните характеристики, структурата, състава, разпределят филми, керамика, восък, минерални изолатори.

Когато се достигне стойността на напрежението на разрушаване, се наблюдава разрушаване, което води до рязко увеличаване на магнитуда на електрическия ток. Сред характерните особености на този феномен може да се отдели незначителна зависимост на силата от стреса и температурата и дебелината.