Dielektrikos elektrinis laidumas yra svarbi fizinė savybė. Informacija apie tai leidžia nustatyti medžiagų apimtį.
Sąlygos
Medžiagos elektros srovės laidumas skirstomas į grupes:
- dielektrikai;
- puslaidininkiai;
- laidininkai.
Metalai gerai praleidžia srovę - jų specifinio elektrinio laidumo vertė siekia 106–108 (omai m)-1.
O dielektrinės medžiagos nepajėgios praleisti elektros srovės, todėl jos naudojamos kaip izoliatoriai. Jie neturi laisvų krūvininkų, jie skiriasi molekulių dipolio struktūra.
Puslaidininkiai yra kietos medžiagos, kurių laidumo vertės yra tarpinės.
Klasifikacija
Visos dielektrinės medžiagos klasifikuojamos įpolinės ir nepolinės rūšys. Poliarinių izoliatorių teigiamų ir neigiamų krūvių centrai atsveriami nuo centro. Pagal jų elektrinius parametrus tokių medžiagų molekulės yra analogiškos standžiajam dipoliui, kuris turi savo dipolio momentą. Kaip poliarinius dielektrikus galite atsinešti vandens, amoniako, vandenilio chlorido.
Nepoliniai dielektrikai skiriasi tuo pačiuteigiamų ir neigiamų krūvių centrai. Elektrinėmis charakteristikomis jie panašūs į elastingą dipolį. Tokių izoliatorių pavyzdžiai yra vandenilis, deguonis, anglies tetrachloridas.
Elektrinis laidumas
Dielektrikų elektrinis laidumas paaiškinamasjų molekulėse yra nedaug laisvųjų elektronų. Tam tikru laikotarpiu krintant medžiagos viduje, pastebimas laipsniškas pusiausvyros padėties nustatymas, o tai yra srovės atsiradimo priežastis. Dielektrikų elektrinis laidumas egzistuoja tuo metu, kai išjungiama ir įjungiama įtampa. Techniniuose izoliatorių pavyzdžiuose yra maksimalus laisvų krūvių kiekis, todėl juose atsiranda nereikšmingų srovių.
Dielektrikų elektrinis laidumas bylojepastoviosios įtampos vertė apskaičiuojama pagal pralaidumą. Šis procesas apima esamų elektrodų krūvių išleidimą ir neutralizavimą. Kintamosios įtampos atveju aktyvųjį laidumą įtakoja ne tik praeinanti srovė, bet ir aktyvieji poliarizacijos srovių komponentai.
Dielektrikų elektrinės savybės priklauso nuo srovės tankio, medžiagos varžos.
Kietieji dielektrikai
Kietųjų dielektrikų elektrinis laidumasskirstomi į tūrinius ir paviršinius. Šiems įvairių medžiagų parametrams palyginti naudojamos tūrinės varžos ir paviršiaus varžos vertės.
Priėmimas yra šių dviejų sumavertės, jos vertė priklauso nuo aplinkos drėgmės ir aplinkos oro temperatūros. Esant nenutrūkstamam veikimui esant įtampai, sumažėja srovės, einančios per skystus ir kietus izoliatorius, srovė.
Tuo atveju, kai srovė padidėja po tam tikro laiko, galime kalbėti apie tai, kad medžiagos viduje vyks negrįžtami procesai, dėl kurių bus sunaikinta (dielektrikas suskaidomas).
Dujinės būsenos ypatybės
Dujiniai dielektrikai yra nereikšmingielektros laidumas tuo atveju, jei lauko stipris įgauna minimalias vertes. Srovės atsiradimas dujinėse medžiagose galimas tik tais atvejais, kai juose yra laisvųjų elektronų ar įelektrintų jonų.
Dujiniai dielektrikai yra aukštos kokybės izoliatoriai, todėl jie naudojami šiuolaikinėje elektronikoje dideliais kiekiais. Tokių medžiagų jonizaciją sukelia išoriniai veiksniai.
Dėl dujų jonų susidūrimo, taip pat kadataip pat pastebimas šiluminis, ultravioletinių ar rentgeno spindulių poveikis, neutralių molekulių susidarymo procesas (rekombinacija). Šio proceso dėka jonų skaičiaus padidėjimas dujose yra ribotas, po išorinio jonizacijos šaltinio veikimo per trumpą laiko tarpą nustatoma tam tikra įelektrintų dalelių koncentracija.
Didėjant įtampai,pritaikius dujoms, padidėja jonų judėjimas į elektrodus. Jie neturi laiko rekombinuoti, todėl yra išleidžiami prie elektrodų. Vėliau padidėjus įtampai, srovė nepadidėja, ji vadinama prisotinimo srove.
Atsižvelgdami į nepolinius dielektrikus, pažymime, kad oras yra puikus izoliatorius.
Skysti dielektrikai
Skysčių dielektrikų elektrinis laidumasyra paaiškinamas skysčių molekulių sandaros ypatumais. Nepoliniuose tirpikliuose yra disocijuotų priemaišų, įskaitant drėgmę. Poliarinėse molekulėse elektros srovės laidumas taip pat paaiškinamas skaidymo į skysčio jonus procesu.
Esant tokiai agregacijos būsenai, vadinama ir srovėkoloidinių dalelių judėjimas. Dėl visiško priemaišų pašalinimo iš tokio dielektriko nerealumo kyla problemų gaunant nereikšmingo srovės laidumo skysčius.
Visų tipų izoliacija apima galimybių paieškąmažinantis dielektrikų laidumą. Pavyzdžiui, pašalinamos priemaišos, koreguojamas temperatūros indeksas. Temperatūros padidėjimas sukelia klampos sumažėjimą, jonų judrumo padidėjimą ir terminio disociacijos laipsnio padidėjimą. Šie veiksniai turi įtakos dielektrinių medžiagų laidumo vertei.
Kietųjų medžiagų elektrinis laidumas
Tai paaiškinama ne tik jonų judėjimupats izoliatorius, bet ir įkrautas kietųjų medžiagų priemaišų dalelės. Kai jis praeina per kietą izoliatorių, atsiranda dalinis priemaišų pašalinimas, kuris palaipsniui veikia srovės laidumą. Atsižvelgiant į kristalinės gardelės struktūrines ypatybes, įelektrintų dalelių judėjimą lemia šiluminio judėjimo svyravimai.
Esant žemai temperatūrai, teigiami ir neigiami priemaišų jonai juda. Tokie izoliacijos tipai būdingi molekulinės ir atominės kristalų struktūros medžiagoms.
Anizotropiniams kristalams specifiniailaidumas skiriasi priklausomai nuo jo ašių. Pavyzdžiui, kvarco kryptis, lygiagreti pagrindinei ašiai, ji viršija 1000 kartų statmeną padėtį.
Kietose akytose dielektrikose, kur praktiškainėra drėgmės, šiek tiek padidėjus elektrinei varžai padidėja jų elektrinė varža. Medžiagoms, kuriose yra vandenyje tirpių priemaišų, dėl drėgmės pokyčių žymiai sumažėja atsparumas tūriui.
Dielektrinė poliarizacija
Šis reiškinys siejamas su padėties pasikeitimuizoliatoriaus dalelės erdvėje, o tai lemia kiekvieno makroskopinio dielektriko tūrio tam tikro elektrinio (sukelto) momento įgijimą.
Yra poliarizacija, kuri vyksta veikiant išoriniam laukui. Taip pat išskiriama spontaniška poliarizacijos versija, kuri pasirodo net ir neveikiant išorinio lauko.
Santykinį pralaidumą apibūdina:
- kondensatoriaus talpa su šiuo dielektriku;
- jo dydis vakuume.
Šį procesą lydi surišti krūviai ant dielektriko paviršiaus, kurie sumažina įtampos dydį medžiagos viduje.
Visiško išorinio lauko nebuvimo atvejuatskiras dielektriko tūrio elementas neturi elektrinio momento, nes visų krūvių suma lygi nuliui, o erdvėje sutampa neigiami ir teigiami krūviai.
Poliarizacijos parinktys
Su elektronine poliarizacija atsiranda poslinkisveikiant išoriniam lauko atomo elektronų apvalkalams. Joninėje versijoje pastebimas grotelių vietų poslinkis. Dipolio poliarizacijai būdingi nuostoliai, įveikiantys vidinę trintį ir sujungimo jėgas. Struktūrinis poliarizacijos variantas laikomas lėčiausiu procesu, jam būdinga nehomogeninių makroskopinių priemaišų orientacija.
Išvada
Elektros izoliacinės medžiagos yramedžiagos, leidžiančios patikimai izoliuoti kai kurias sudedamąsias elektros įrangos dalis esant tam tikriems elektros potencialams. Palyginti su srovės laidininkais, daugelio izoliatorių elektrinė varža yra žymiai didesnė. Jie sugeba sukurti stiprius elektrinius laukus ir kaupti papildomą energiją. Būtent ši izoliatorių savybė naudojama šiuolaikiniuose kondensatoriuose.
Priklausomai nuo cheminės sudėties, jųskirstomi į natūralias ir sintetines medžiagas. Antroji grupė yra daugiausiai, todėl būtent šie izoliatoriai naudojami įvairiuose elektros prietaisuose.
Atsižvelgiant į technologines charakteristikas, išskiriama struktūra, sudėtis, plėvelė, keramika, vaškas, mineraliniai izoliatoriai.
Kai pasiekiama gedimo įtampa,pastebimas gedimas, dėl kurio smarkiai padidėja elektros srovės dydis. Tarp būdingų tokio reiškinio požymių galima išskirti nereikšmingą stiprumo priklausomybę nuo įtempio ir temperatūros, storio.
