De elektrische geleidbaarheid van diëlektrica is een belangrijke fysieke eigenschap. Met informatie erover kunt u toepassingsgebieden van materialen identificeren.
Voorwaarden
Volgens de geleidbaarheid van de elektrische stroom zijn stoffen onderverdeeld in groepen:
- diëlektrica;
- halfgeleiders;
- geleiders.
Metalen geleiden de stroom goed - de waarde van hun specifieke elektrische geleidbaarheid bereikt 106-108 (Ohm m)-1.
En diëlektrische materialen zijn niet in staat elektrische stroom te geleiden, dus worden ze gebruikt als isolatoren. Ze hebben geen gratis ladingsdragers, verschillen in de dipoolstructuur van de moleculen.
Halfgeleiders zijn vaste materialen met tussenliggende geleidbaarheidswaarden.
classificatie
Alle diëlektrische materialen zijn geclassificeerd inpolaire en niet-polaire soorten. Voor polaire isolatoren zijn de centra van positieve en negatieve ladingen verschoven ten opzichte van het centrum. De moleculen van dergelijke stoffen zijn qua elektrische parameters vergelijkbaar met een stijve dipool, die zijn eigen dipoolmoment heeft. Als polaire diëlektrica kun je water, ammoniak, waterstofchloride meenemen.
Niet-polaire diëlektrica verschillen op dezelfde maniercentra van positieve en negatieve ladingen. Ze zijn vergelijkbaar in elektrische eigenschappen met een elastische dipool. Voorbeelden van dergelijke isolatoren zijn waterstof, zuurstof, tetrachloorkoolstof.
Elektrische geleiding
De elektrische geleidbaarheid van diëlektrica wordt uitgelegdde aanwezigheid van een klein aantal vrije elektronen in hun moleculen. Bij een verplaatsing van ladingen binnen een substantie gedurende een bepaalde tijd, wordt een geleidelijke totstandbrenging van een evenwichtspositie waargenomen, wat de reden is voor het verschijnen van een stroom. De elektrische geleidbaarheid van diëlektrica bestaat op het moment dat de spanning wordt in- en uitgeschakeld. Technische voorbeelden van isolatoren hebben het maximale aantal gratis ladingen, daarom verschijnen er onbeduidende doorstroomstromen in.
De elektrische geleidbaarheid van diëlektrica in de behuizingconstante spanningswaarde wordt berekend uit de doorstroom. Dit proces omvat het vrijgeven en neutraliseren van bestaande ladingen op de elektroden. Bij wisselspanning wordt de actieve geleidbaarheid niet alleen beïnvloed door de doorstroom, maar ook door de actieve componenten van de polarisatiestromen.
De elektrische eigenschappen van diëlektrica zijn afhankelijk van de stroomdichtheid, materiaalweerstand.
Solide diëlektrica
Elektrische geleidbaarheid van vaste diëlektricaonderverdeeld in volumetrisch en oppervlakte. Om deze parameters voor verschillende materialen te vergelijken, worden de waarden van volumetrische soortelijke weerstand en oppervlakteweerstand gebruikt.
De toelating is de som van deze tweewaarden, de waarde hangt af van de vochtigheid van de omgeving en de temperatuur van de omgevingslucht. Bij continu bedrijf onder spanning is er een afname van de doorstroom die door vloeibare en vaste isolatoren gaat.
En in het geval van een toename van de stroom na een bepaalde tijd, kunnen we praten over het feit dat er onomkeerbare processen zullen plaatsvinden in de stof die tot vernietiging leiden (afbraak van het diëlektricum).
Kenmerken van de gasvormige toestand
Gasvormige diëlektrica hebben weinigelektrische geleidbaarheid in het geval dat de veldsterkte minimumwaarden aanneemt. Het optreden van een stroom in gasvormige stoffen is alleen mogelijk in die gevallen dat daarin vrije elektronen of geladen ionen aanwezig zijn.
Gasvormige diëlektrica zijn isolatoren van hoge kwaliteit, daarom worden ze in grote hoeveelheden in moderne elektronica gebruikt. Ionisatie in dergelijke stoffen wordt veroorzaakt door externe factoren.
Door botsingen van gasionen, evenals wanneerthermische actie, ultraviolette of röntgenactie, het proces van vorming van neutrale moleculen (recombinatie) wordt ook waargenomen. Dankzij dit proces wordt de toename van het aantal ionen in het gas beperkt, een bepaalde concentratie van geladen deeltjes wordt binnen korte tijd na de werking van een externe ionisatiebron tot stand gebracht.
In het proces van toenemende spanning,toegepast op het gas, neemt de beweging van ionen naar de elektroden toe. Ze hebben geen tijd om te recombineren, dus worden ze ontladen aan de elektroden. Met een daaropvolgende toename van de spanning neemt de stroom niet toe, dit wordt de verzadigingsstroom genoemd.
Gezien de niet-polaire diëlektrica, merken we op dat lucht een perfecte isolator is.
Vloeibare diëlektrica
Elektrische geleidbaarheid van vloeibare diëlektricavanwege de eigenaardigheden van de structuur van vloeibare moleculen. Gedissocieerde onzuiverheden, waaronder vocht, komen voor in niet-polaire oplosmiddelen. In polaire moleculen wordt de geleidbaarheid van een elektrische stroom ook verklaard door het proces van verval in ionen van de vloeistof zelf.
In deze aggregatietoestand wordt de stroom ook wel genoemdbeweging van colloïdale deeltjes. Vanwege de onwerkelijkheid van volledige verwijdering van onzuiverheden uit een dergelijk diëlektricum, ontstaan problemen bij het verkrijgen van vloeistoffen met een onbeduidende stroomgeleiding.
Bij alle soorten isolatie wordt gezocht naar optieshet verminderen van de geleidbaarheid van diëlektrica. Zo worden onzuiverheden verwijderd, wordt de temperatuurindex aangepast. Een temperatuurstijging veroorzaakt een afname van de viscositeit, een toename van de ionenmobiliteit en een toename van de mate van thermische dissociatie. Deze factoren beïnvloeden de waarde van de geleidbaarheid van diëlektrische materialen.
Elektrische geleidbaarheid van vaste stoffen
Het wordt verklaard door de beweging van niet alleen ionende isolator zelf, maar ook geladen deeltjes van onzuiverheden in het vaste materiaal. Terwijl het door een solide isolator gaat, vindt gedeeltelijke verwijdering van onzuiverheden plaats, wat geleidelijk de geleidbaarheid van de stroom beïnvloedt. Rekening houdend met de structurele kenmerken van het kristalrooster, is de beweging van geladen deeltjes het gevolg van fluctuaties in thermische beweging.
Bij lage temperaturen bewegen positieve en negatieve onzuiverheidsionen. Dergelijke soorten isolatie zijn typisch voor stoffen met een moleculaire en atomaire kristallijne structuur.
Voor anisotrope kristallen, het specifiekegeleidbaarheid varieert afhankelijk van de assen. Bijvoorbeeld, in kwarts in een richting evenwijdig aan de hoofdas, overschrijdt het 1000 keer de loodrechte positie.
In solide poreuze diëlektrica, waar praktischer is geen vocht, een lichte toename van de elektrische weerstand leidt tot een toename van hun elektrische weerstand. Voor stoffen die onzuiverheden bevatten die oplosbaar zijn in water, is er een aanzienlijke afname van de volumeweerstand door veranderingen in vocht.
Polarisatie van diëlektrica
Dit fenomeen houdt verband met een positieveranderingisolerende deeltjes in de ruimte, wat leidt tot de verwerving van een bepaald elektrisch (geïnduceerd) moment door elk macroscopisch volume van het diëlektricum.
Er is sprake van polarisatie die optreedt onder invloed van een extern veld. Er wordt ook een spontane versie van polarisatie onderscheiden, die zelfs bij afwezigheid van een extern veld verschijnt.
De relatieve permittiviteit wordt gekenmerkt door:
- de capaciteit van de condensator met dit diëlektricum;
- zijn omvang in een vacuüm.
Dit proces gaat gepaard met het verschijnen op het oppervlak van het diëlektricum van gebonden ladingen, die de grootte van de spanning in de substantie verminderen.
In het geval van volledige afwezigheid van het externe veldeen afzonderlijk element van het volume van een diëlektricum heeft geen elektrisch moment, aangezien de som van alle ladingen nul is en er een samenloop is van negatieve en positieve ladingen in de ruimte.
Polarisatie-opties
Bij elektronische polarisatie treedt een verschuiving oponder invloed van het externe veld van de elektronenschillen van het atoom. In de ionische versie wordt een verschuiving van de roosterlocaties waargenomen. Dipoolpolarisatie wordt gekenmerkt door verliezen om interne wrijving en koppelingskrachten te overwinnen. De structurele variant van polarisatie wordt als het langzaamste proces beschouwd; het wordt gekenmerkt door de oriëntatie van inhomogene macroscopische onzuiverheden.
conclusie
Elektrische isolatiematerialen zijnstoffen die het mogelijk maken om een betrouwbare isolatie te verkrijgen van bepaalde componenten van elektrische apparatuur die onder bepaalde elektrische potentialen staan. In vergelijking met stroomgeleiders hebben talrijke isolatoren een aanzienlijk hogere elektrische weerstand. Ze zijn in staat om sterke elektrische velden te creëren en extra energie op te slaan. Het is deze eigenschap van isolatoren die wordt gebruikt in moderne condensatoren.
Afhankelijk van de chemische samenstelling, hunonderverdeeld in natuurlijke en synthetische materialen. De tweede groep is het talrijkst, daarom zijn het deze isolatoren die in verschillende elektrische apparaten worden gebruikt.
Afhankelijk van de technologische kenmerken, structuur, samenstelling, film, keramiek, was, worden minerale isolatoren onderscheiden.
Wanneer de doorslagspanning is bereikt,er wordt een storing waargenomen, wat leidt tot een sterke toename van de grootte van de elektrische stroom. Onder de karakteristieke kenmerken van een dergelijk fenomeen, kan men een lichte afhankelijkheid van sterkte van spanning en temperatuur, dikte onderscheiden.
