Den elektriska ledningsförmågan hos dielektrikum är en viktig fysisk egenskap. Information om det gör att du kan identifiera användningsområden för material.
Villkor
Enligt ledningsförmågan hos den elektriska strömmen delas ämnen upp i grupper:
- dielektrikum;
- halvledare;
- ledare.
Metaller leder strömmen väl - värdet på deras specifika elektriska ledningsförmåga når 106-108 (Ohm m)-1.
Och dielektriska material kan inte leda elektrisk ström, så de används som isolatorer. De har inga kostnadsfria laddningsbärare, de skiljer sig åt i molekylernas dipolstruktur.
Halvledare är fasta material med mellanliggande konduktivitetsvärden.
klassificering
Alla dielektriska material klassificeras ipolära och icke-polära arter. För polära isolatorer förskjuts centrum för positiva och negativa laddningar från centrum. När det gäller deras elektriska parametrar är molekylerna hos sådana ämnen analoga med en styv dipol, som har sitt eget dipolmoment. Som polära dielektrikum kan du ta med vatten, ammoniak, klorväte.
Icke-polära dielektrikum skiljer sig åt på samma sättcentrum för positiva och negativa laddningar. De har liknande elektriska egenskaper som en elastisk dipol. Exempel på sådana isolatorer är väte, syre, koltetraklorid.
Elektrisk konduktivitet
Den elektriska ledningsförmågan hos dielektrikum förklaras avnärvaron av ett litet antal fria elektroner i deras molekyler. Med en förskjutning av laddningar inuti ett ämne under en viss tidsperiod observeras en gradvis etablering av en jämviktsposition, vilket är anledningen till att en ström uppträder. Den elektriska ledningsförmågan hos dielektrikum finns i det ögonblick då spänningen slås av och på. Tekniska prover av isolatorer har det maximala antalet kostnadsfria avgifter, så obetydliga genomströmmar visas i dem.
Den elektriska ledningsförmågan hos dielektrikum i falletkonstant spänningsvärde beräknas från genomströmmen. Denna process innefattar frisättning och neutralisering av befintliga laddningar på elektroderna. Vid växelspänning påverkas den aktiva konduktiviteten inte bara av genomströmmen utan också av de aktiva komponenterna i polarisationsströmmarna.
De elektriska egenskaperna hos dielektrikum beror på strömtätheten, materialmotståndet.
Fast dielektrikum
Elektrisk ledningsförmåga hos fasta dielektrikeruppdelad i volym och yta. För att jämföra dessa parametrar för olika material används värdena för volymetrisk resistivitet och ytresistivitet.
Tillträde är summan av dessa tvåvärdena, beror dess värde på omgivningens luftfuktighet och omgivningsluftens temperatur. Vid kontinuerlig drift under spänning sker en minskning av genomströmmen som passerar genom flytande och fasta isolatorer.
Och i händelse av en ökning av strömmen efter en viss tidsperiod kan vi prata om det faktum att irreversibla processer kommer att inträffa inuti ämnet, vilket leder till förstörelse (nedbrytning av dielektrikumet).
Funktioner i gasformigt tillstånd
Gasformiga dielektrikum har försumbarelektrisk ledningsförmåga i händelse av att fältstyrkan får minimivärden. Förekomsten av en ström i gasformiga ämnen är endast möjlig i de fall när fria elektroner eller laddade joner finns i dem.
Gasformiga dielektriker är högkvalitativa isolatorer, därför används de i modern elektronik i stora volymer. Jonisering i sådana ämnen orsakas av externa faktorer.
På grund av kollisioner med gasjoner, liksom närtermisk verkan, ultraviolett eller röntgenverkan observeras också processen för bildning av neutrala molekyler (rekombination). Tack vare denna process är ökningen av antalet joner i gasen begränsad och en viss koncentration av laddade partiklar etableras inom ett kort tidsintervall efter exponering för en extern joniseringskälla.
I processen att öka spänningen,appliceras på gasen ökar rörelsen av joner till elektroderna. De har inte tid att rekombineras, så de släpps ut vid elektroderna. Med en efterföljande ökning av spänningen ökar inte strömmen, den kallas mättningsströmmen.
Med tanke på icke-polära dielektrikum noterar vi att luft är en perfekt isolator.
Flytande dielektrikum
Elektrisk ledningsförmåga hos flytande dielektrikumförklaras av särdrag hos strukturen hos flytande molekyler. Dissocierade föroreningar finns i icke-polära lösningsmedel, inklusive fukt. I polära molekyler förklaras ledningsförmågan hos den elektriska strömmen också genom förfallsprocessen till joner av själva vätskan.
I detta tillstånd av aggregering kallas också strömmenrörelse av kolloidala partiklar. På grund av orealiteten med fullständigt avlägsnande av föroreningar från ett sådant dielektrikum uppstår problem med att erhålla vätskor med obetydlig strömledningsförmåga.
Alla typer av isolering innebär en sökning efter alternativminska ledningsförmågan hos dielektrikum. Exempelvis avlägsnas föroreningar, temperaturindexet korrigeras. En ökning av temperaturen orsakar en minskning av viskositeten, en ökning av jonmobiliteten och en ökning av graden av termisk dissociation. Dessa faktorer påverkar värdet på konduktiviteten hos dielektriska material.
Elektrisk ledningsförmåga hos fasta ämnen
Det förklaras av rörelsen av inte bara jonersjälva isolatorn, men också laddade partiklar av orenheter som finns i det fasta materialet. När den passerar genom en solid isolator avlägsnas föroreningarna delvis, vilket gradvis påverkar strömens ledningsförmåga. Med hänsyn till de kristallgitterens strukturella egenskaper beror rörelsen av laddade partiklar på fluktuationer i termisk rörelse.
Vid låga temperaturer rör sig positiva och negativa föroreningsjoner. Sådana typer av isolering är typiska för ämnen med en molekylär och atomär kristallstruktur.
För anisotropa kristaller är det specifikakonduktiviteten varierar beroende på dess axlar. I kvarts i en riktning parallell med huvudaxeln överstiger den till exempel 1000 gånger den vinkelräta positionen.
I fast porös dielektrikum, där praktiskt tagetdet finns ingen fukt, en liten ökning av det elektriska motståndet leder till en ökning av deras elektriska motstånd. För ämnen som innehåller föroreningar som är lösliga i vatten är det en signifikant minskning i volymbeständighet på grund av förändringar i fukt.
Polarisering av dielektrikum
Detta fenomen är förknippat med en förändring i positionisolatorpartiklar i rymden, vilket leder till förvärv av ett visst elektriskt (inducerat) moment av varje makroskopisk volym av dielektrikumet.
Det finns polarisering som sker under påverkan av ett externt fält. Dessutom urskiljs en spontan version av polarisationen, som uppträder även i frånvaro av ett yttre fälts verkan.
Den relativa permittiviteten kännetecknas av:
- kondensatorns kapacitet med detta dielektrikum;
- dess storlek i vakuum.
Denna process åtföljs av uppkomsten av bundna laddningar på ytan av dielektrikumet, vilket minskar storleken på spänningen inuti ämnet.
Vid fullständig frånvaro av det externa fältetett separat element i volymen hos ett dielektrikum har inget elektriskt moment, eftersom summan av alla laddningar är noll och det finns en sammanfallning av negativa och positiva laddningar i rymden.
Alternativ för polarisering
Med elektronisk polarisering inträffar en förskjutningunder påverkan av det yttre fältet av atomens elektronskal. I den joniska versionen observeras en förskjutning av gitterplatserna. Dipolpolarisering kännetecknas av förluster för att övervinna intern friktion och bindningskrafter. Den strukturella varianten av polarisering anses vara den långsammaste processen; den kännetecknas av orienteringen av inhomogena makroskopiska föroreningar.
slutsats
Elektriska isoleringsmaterial ärämnen som gör det möjligt att få tillförlitlig isolering av vissa delar av elektrisk utrustning som är under vissa elektriska potentialer. Jämfört med strömledare har många isolatorer betydligt högre elektriskt motstånd. De kan skapa starka elektriska fält och lagra ytterligare energi. Det är denna egenskap hos isolatorer som används i moderna kondensatorer.
Beroende på kemisk sammansättning, derasuppdelad i naturliga och syntetiska material. Den andra gruppen är den mest många, därför är det dessa isolatorer som används i en mängd olika elektriska apparater.
Beroende på de tekniska egenskaperna skiljer sig struktur, komposition, film, keramik, vax, mineralisolatorer.
När nedbrytningsspänningen uppnås,en nedbrytning observeras, vilket leder till en kraftig ökning av storleken på den elektriska strömmen. Bland de karakteristiska egenskaperna hos ett sådant fenomen kan man utpeka ett obetydligt beroende av styrka på spänning och temperatur, tjocklek.
