Električna vodljivost dielektrika. Vrste dielektrika, njihova svojstva i primjene

Električna vodljivost dielektrika je važna fizička karakteristika. Informacije o tome omogućuju prepoznavanje opsega materijala.

Uvjeti

na vodljivost električne energije tekuće tvari su podijeljene u skupine:

• dielektrici;
• poluvodiči;
• Vodiči.

Izvrsni strujni tokovi struje - vrijednost njihove specifične električne vodljivosti doseže 106-108 (Ohm middot- m)^-1.

Dielektrični materijali nisu u stanju provoditi električnu struju pa se koriste kao izolatori. Nemaju besplatne nosače naboja, razlikuju se u dipolnoj strukturi molekula.

Poluvodiči su čvrsti materijali s srednjim vrijednostima vodljivosti.

klasifikacija

Svi dielektrični materijali podijeljeni su na polarne i nepolarne vrste. U polarnim izolatorima, centri pozitivnih i negativnih naboja pomaknuti su iz središta. Molekule takvih tvari su slične u njihovim električnim parametrima na kruti dipol koji ima svoj vlastiti dipolski moment. Kao polarna dielektrika može se navesti voda, amonijak i klorovodik.

Nepolarne dielektrije se razlikuju po slučajnosti centara pozitivnih i negativnih naboja. Oni su slični u električnim karakteristikama na elastičnom dipolu. Primjeri takvih izolatora su vodik, kisik, ugljik tetraklorid.

Električna vodljivost

Električna vodljivost dielektrika je objašnjena prisutnošću malog broja slobodnih elektrona u njihovim molekulama. Kada se napunjenost unutar tvari pomakne u određenom vremenskom intervalu, postupno se uspostavlja ravnotežni položaj, što je razlog za pojavu struje. Električna vodljivost dielektrika postoji u trenutku kada je napon isključen i uključen. Tehnički uzorci izolata imaju maksimalni broj slobodnih troškova, stoga oni uvode beznačajne struje.

Električna vodljivost dielektrika u slučaju konstantne vrijednosti napona izračunava se iz strujne struje. Ovaj proces uključuje raspodjelu i neutralizaciju elektroda na raspoložive troškove. U slučaju izmjeničnog napona, aktivnu vodljivost ne utječe samo na struju, nego i na aktivne komponente polarizacijskih struja.

Električna svojstva dielektrije ovise o gustoći struje, otpornosti materijala.

Čvrsta dielektrika

Električna vodljivost čvrstih dielektrika podijeljena je na volumen i površinu. Za usporedbu tih parametara koriste se različite vrijednosti specifične količine i površinske otpornosti za različite materijale.

Ukupna vodljivost se zbraja iz ove dvije veličine, njegova vrijednost ovisi o vlažnosti medija i temperaturi okolnog zraka. U slučaju kontinuiranog rada pod naponom, promatra se protočna struja koja prolazi kroz tekuće i krute izolatore.

A u slučaju povećanja struje nakon određenog vremenskog razdoblja, možemo govoriti o činjenici da nepovratni procesi koji dovode do uništenja (dielektrična slom).

Značajke plinovitog stanja

Plinovite dielektrici imaju beznačajnu električnu provodljivost u slučaju da snaga polja preuzme minimalne vrijednosti. Pojava struje u plinovitim tvarima je moguća samo u onim slučajevima kada su u njima prisutni slobodni elektroni ili napuni ioni.

Plinovite dielektrike su kvalitativni izolatori, stoga se koriste u modernoj elektronici u velikim količinama. Ionizacija u takvim tvarima uzrokovana je vanjskim čimbenicima.

Zbog udara plina iona, a također i u toplinskom s ultraljubičastim ili X-zrakama je efekt promatran i formiranje neutralnih molekula (rekombinacije). Kroz taj proces je ograničena na povećanje broja iona u plinu, to je dodijeljen koncentraciju napunjenu čestica u kratkom vremenskom razdoblju nakon izlaganja vanjskim izvorom ionizacije.

U procesu povećanja napona koji se primjenjuje na plin, povećava se kretanje iona na elektrode. Nemaju vremena za rekombinaciju, pa se ispuštaju na elektrodama. S naknadnim povećanjem napona, struja se ne povećava, zove se struja zasićenja.

S obzirom na nepolarne dielektrije, napominjemo da je zrak savršen izolator.

Tekuće dielektrici

Električna vodljivost tekućih dielektrika objašnjena je strukturnim značajkama tekućih molekula. U nepolarnim otapalima postoje disocirane nečistoće, uključujući vlagu. U polarnim molekulama, vodljivost električne struje također je objašnjena procesom propadanja u ione same tekućine.

U ovom skupnom stanju, struja je također uzrokovana kretanjem koloidnih čestica. Zbog nerealnosti potpunog uklanjanja nečistoća iz takvog dielektričnog, pojavljuju se problemi pri dobivanju tekućina s beznačajnom strujnom vodljivosti.

Sve vrste izolacije uključuju traženje mogućnosti za smanjenje vodljivosti dielektrika. Na primjer, uklonite nečistoće, ispravite indeks temperature. Povećanje temperature uzrokuje smanjenje viskoznosti, povećanje pokretljivosti iona, povećanje stupnja toplinske disocijacije. Ti čimbenici utječu na vrijednost vodljivosti dielektričnih materijala.

Električna provodljivost krutih tvari

Objašnjeno je istiskivanjem ne samo iona samog izolata, već i nabijenih čestica nečistoća sadržanih u čvrstom materijalu. Kao prolaz kroz čvrsti izolator dolazi do djelomičnog odstranjivanja nečistoća, koji postupno utječe na vodljivost struje. Uzimajući u obzir strukturne značajke kristalne rešetke, kretanje napunjenih čestica je rezultat fluktuacije u toplinskom pokretu.

Pri niskim temperaturama se kreću pozitivni i negativni ioni nečistoća. Takve vrste izolacije karakteristične su za tvari molekularne i atomske kristalne strukture.

Za anizotropne kristale, specifična vodljivost varira sa svojim osi. Na primjer, u kvarcu u smjeru paralelnom s glavnom osovinom, ona premašuje 1000 puta okomiti položaj.

Kod čvrstih poroznih dielektrika, gdje praktički nema vlažnosti, blagi porast električnog otpora vodi povećanju njihove električne otpornosti. U tvari koje sadrže nečistoće topive u vodi, dolazi do značajnog smanjenja otpornosti na volumen zbog promjene vlage.

Polarizacija dielektrika

Ovaj fenomen je zbog promjena u položaju čestice izolatora u prostoru, što dovodi do stjecanja svake makroskopske volumena dielektrična električnog polja (inducirani) bodova.

Postoji polarizacija koja nastaje pod utjecajem vanjskog polja. Također se razlikuje spontana varijanta polarizacije koja se pojavljuje čak iu odsutnosti vanjskog polja.

Relativna permitivnost karakterizira:

• kapacitivnost kondenzatora s ovom dielektrikom;
• njegove veličine u vakuumu.

Ovaj proces je praćen pojavom na dielektričnoj površini vezanih naboja, što smanjuje intenzitet unutar tvari.

U slučaju potpune odsutnosti vanjskog polja odvojenom volumen dielektrične elementa nema električnu trenutak, budući da je zbroj naknada je nula, a tu je slučajnost pozitivnih i negativnih naboja u prostoru.

Opcije polarizacije

U slučaju elektronske polarizacije, elektroničke školjke atoma su premještene pod utjecajem vanjskog polja. U ionskoj varijanti opaženo je premještanje rešetkastih mjesta. Polarizacija dipola karakterizira gubitke zbog prevladavanja unutarnjih trenja i veznih sila. Strukturna varijanta polarizacije smatra se najsporijim procesom, karakterizira orijentacija nehomogenih makroskopskih nečistoća.

zaključak

Električni izolacijski materijali su tvari koje omogućuju dobivanje pouzdane izolacije nekih dijelova električne opreme smještenih pod određenim električnim potencijalima. U usporedbi sa strujnim vodičima, brojni izolatori imaju znatno veći električni otpor. Oni su u stanju stvoriti snažna električna polja i akumulirati dodatnu energiju. To je ovo svojstvo izolatora koji se koristi u modernim kondenzatorima.

Ovisno o kemijskom sastavu, oni su podijeljeni na prirodne i sintetičke materijale. Druga najveća grupa je najveća, stoga su ti izolatori koji se koriste u različitim električnim aparatima.

Ovisno o tehnološkim karakteristikama, strukturi, sastavu, dodjeljuje film, keramiku, vosak, mineralne izolatore.

Kad se postigne vrijednost napona prekida, opaža se kvar, što dovodi do oštrog povećanja veličine električne struje. Među karakterističnim obilježjima ovog fenomena, može se izdvojiti neznatna ovisnost o čvrstoći na stres, temperaturu i debljinu.