Dielektryk to materiał lub substancja, która praktycznie nie przenosi prądu elektrycznego. Ta przewodność wynika z małej liczby elektronów i jonów. Cząstki te powstają w materiale nieprzewodzącym dopiero po osiągnięciu właściwości w wysokich temperaturach. O tym, czym jest dielektryk i zostanie omówione w tym artykule.
Opis
Każdy przewodnik elektroniczny lub radiowy, półprzewodnik lub naładowany dielektryk przepuszcza przez siebie prąd elektryczny, ale szczególną cechą dielektryka jest to, że nawet przy wysokim napięciu powyżej 550 V popłynie w nim niewielki prąd. Prąd elektryczny w dielektryku to ruch naładowanych cząstek w określonym kierunku (może być dodatni lub ujemny).
Rodzaje prądów
Przewodność elektryczna dielektryków opiera się na:
- Prądy absorpcyjne - prąd, który płynie w dielektryku stałym prądem, aż do osiągnięcia stanu równowagi, zmieniając kierunek po włączeniu i przyłożeniu do niego napięcia i po wyłączeniu. Przy prądzie zmiennym napięcie w dielektryku będzie w nim obecne przez cały czas, gdy znajduje się on pod działaniem pola elektrycznego.
- Przewodnictwo elektryczne - ruch elektronów pod wpływem pola.
- Przewodnictwo elektryczne jonów - to ruch jonów. Znajduje się w roztworach elektrolitów – solach, kwasach, zasadach, a także w wielu dielektrykach.
- Przewodnictwo elektryczne Moliona to ruch naładowanych cząstek zwanych molionami. Występuje w układach koloidalnych, emulsjach i zawiesinach. Zjawisko ruchu molionów w polu elektrycznym nazywamy elektroforezą.
Materiały izolacyjne są klasyfikowane według ich stanu skupienia i natury chemicznej. Pierwsze dzielą się na stałe, płynne, gazowe i zestalające. Z natury chemicznej dzielą się na materiały organiczne, nieorganiczne i pierwiastki organiczne.
Przewodność elektryczna dielektryków według stanu skupienia:
- Przewodność elektryczna gazów. Substancje gazowe mają raczej niską przewodność prądową. Może wystąpić w obecności wolnych cząstek naładowanych, które pojawiają się pod wpływem czynników zewnętrznych i wewnętrznych, elektronowych i jonowych: promieniowanie rentgenowskie i radioaktywne, zderzenia cząsteczek i cząstek naładowanych, czynniki termiczne.
- Przewodnictwo elektryczne ciekłego dielektryka. Czynniki zależności: struktura molekularna, temperatura, zanieczyszczenia, obecność dużych ładunków elektronów i jonów. Przewodność elektryczna ciekłych dielektryków w dużej mierze zależy od obecności wilgoci i zanieczyszczeń. Przewodnictwo elektryczne substancji polarnych powstaje nawet przy pomocy cieczy ze zdysocjowanymi jonami. Porównując ciecze polarne i niepolarne,te pierwsze mają wyraźną przewagę pod względem przewodnictwa. Jeśli ciecz zostanie oczyszczona z zanieczyszczeń, przyczyni się to do zmniejszenia jej właściwości przewodzących. Wraz ze wzrostem przewodności substancji ciekłej i jej temperatury następuje spadek jej lepkości, co prowadzi do wzrostu ruchliwości jonów.
- Stałe dielektryki. Ich przewodność elektryczną określa się jako ruch naładowanych cząstek dielektrycznych i zanieczyszczeń. W silnych polach prądu elektrycznego wykrywana jest przewodność elektryczna.
Właściwości fizyczne dielektryków
Gdy rezystywność materiału jest mniejsza niż 10-5 Ohmm, można je przypisać przewodom. Jeśli więcej niż 108 Ohmm - do dielektryków. Zdarzają się przypadki, gdy rezystywność będzie wielokrotnie większa niż rezystancja przewodnika. W przedziale 10-5-108 Ohmm znajduje się półprzewodnik. Materiał metalowy jest doskonałym przewodnikiem prądu elektrycznego.
Z całego układu okresowego pierwiastków tylko 25 należy do niemetali, a prawdopodobnie 12 z nich będzie miało właściwości półprzewodnika. Ale oczywiście oprócz substancji ze stołu istnieje znacznie więcej stopów, kompozycji lub związków chemicznych o właściwościach przewodnika, półprzewodnika lub dielektryka. Na tej podstawie trudno wytyczyć pewną granicę między wartościami różnych substancji z ich odpornościami. Na przykład przy obniżonym współczynniku temperatury półprzewodnik będzie zachowywał się jak dielektryk.
Aplikacja
Zastosowanie materiałów nieprzewodzących jest bardzo szerokie, ponieważ jest to jeden z najczęściej używanych gatunkówelementy elektryczne. Stało się całkiem jasne, że można je stosować dzięki właściwościom w formie aktywnej i pasywnej.
W formie pasywnej właściwości dielektryków są wykorzystywane w materiałach elektroizolacyjnych.
W swojej aktywnej formie są wykorzystywane w ferroelektrykach, a także w materiałach do emiterów technologii laserowej.
Podstawowe dielektryki
Powszechne gatunki to:
- Szkło.
- Guma.
- Olej.
- Asf alt.
- Porcelana.
- Kwarc.
- Powietrze.
- Diament.
- Czysta woda.
- Plastik.
Co to jest ciekły dielektryk?
Polaryzacja tego typu występuje w polu prądu elektrycznego. Substancje płynne nieprzewodzące są stosowane w inżynierii do wylewania lub impregnacji materiałów. Istnieją 3 klasy dielektryków ciekłych:
Oleje naftowe mają niską lepkość i są w większości niepolarne. Są często stosowane w sprzęcie wysokiego napięcia: olej transformatorowy, woda wysokiego napięcia. Olej transformatorowy jest niepolarnym dielektrykiem. Olej do kabli znalazł zastosowanie w impregnacji izolacyjnych drutów papierowych o napięciu do 40 kV, a także powłok na bazie metali o prądzie większym niż 120 kV. Olej transformatorowy ma czystszą strukturę niż olej kondensatorowy. Ten rodzaj dielektryka jest szeroko stosowany w produkcji, pomimo wysokich kosztów w porównaniu z substancjami i materiałami analogowymi.
Co to jest syntetyczny dielektryk? Obecnie jest zakazany niemal wszędzie ze względu na wysoką toksyczność, ponieważ jest produkowany na bazie węgla chlorowanego. Płynny dielektryk na bazie organicznego krzemu jest bezpieczny i przyjazny dla środowiska. Ten typ nie powoduje rdzewienia metalu i ma właściwości o niskiej higroskopijności. Istnieje płynny dielektryk zawierający związek fluoroorganiczny, który jest szczególnie popularny ze względu na swoją niepalność, właściwości termiczne i stabilność oksydacyjną.
A ostatni rodzaj to oleje roślinne. Są to słabo polarne dielektryki, należą do nich siemię lniane, rycynowy, tung, konopie. Olej rycynowy jest silnie nagrzewany i jest stosowany w kondensatorach papierowych. Reszta olejków jest odparowywana. Parowanie w nich nie jest spowodowane naturalnym parowaniem, ale reakcją chemiczną zwaną polimeryzacją. Aktywnie stosowany w emaliach i farbach.
Wniosek
W artykule szczegółowo omówiono, czym jest dielektryk. Wymieniono różne gatunki i ich właściwości. Oczywiście, aby zrozumieć subtelność ich cech, będziesz musiał dokładniej zapoznać się z sekcją dotyczącą fizyki.
