Električna prevodnost dielektrik. Vrste dielektrik, njihove lastnosti in aplikacije

Električna prevodnost dielektrik je pomembna fizična značilnost. Informacije o tem vam omogočajo, da določite obseg gradiva.

Izrazi

Z prevodnost električnega trenutne snovi so razdeljene v skupine:

• dielektriki;
• polprevodniki;
• vodniki.

Odlično vodenje tekočih kovin - vrednost njihove specifične električne prevodnosti doseže 106-108 (Ohm middot-m)^-1.

Dielektrični materiali niso sposobni voditi električnega toka, zato se uporabljajo kot izolatorji. Nimajo brezplačnih nosilcev polnil, se razlikujejo po strukturi dipola molekul.

Polprevodniki so trdni materiali z vmesnimi vrednostmi prevodnosti.

Razvrstitev

Vsi dielektrični materiali so razdeljeni na polarne in nepolarne vrste. V polarnih izolatorjih so središča pozitivnih in negativnih nabojev premaknjena iz centra. Molekule takšnih snovi so v svojih električnih parametrih podobne trdemu dipolu, ki ima svoj lasten dipolni moment. Kot polarni dielektriki lahko navedemo vodo, amoniak in vodikov klorid.

Nepolarne dielektrike se razlikujejo po naključju centrov pozitivnih in negativnih nabojnikov. V električnih značilnostih so podobni elastičnemu dipolu. Primeri takšnih izolatorjev so vodik, kisik, ogljikov tetraklorid.

Električna prevodnost

Električno prevodnost dielektrik je razložena s prisotnostjo majhnega števila prostih elektronov v njihovih molekulah. Ko se napetosti znotraj snovi premaknejo v določenem časovnem intervalu, opazimo postopno vzpostavitev ravnovesnega položaja, kar je razlog za pojav toka. Električna prevodnost dielektrikov obstaja v trenutku, ko je napetost izklopljena in vklopljena. Tehnični vzorci izolatorjev imajo maksimalno število brezplačnih stroškov, zato vnašajo nepomembne skozi tokove.

Električna prevodnost dielektrik v primeru konstantne napetosti se izračuna iz tokovnega toka. Ta postopek vključuje razporejanje in nevtralizacijo elektrod na razpoložljivih stroških. V primeru izmenične napetosti na aktivno prevodnost vpliva ne le tokovni tok, temveč tudi aktivne komponente polarizacijskih tokov.

Električne lastnosti dielektrik so odvisne od gostote toka, odpornosti materiala.

Trdni dielektriki

Električna prevodnost trdnih dielektrik je razdeljena na prostornino in površino. Za primerjavo teh parametrov se uporabljajo različne vrednosti specifične prostornine in površinske upornosti za različne materiale.

Skupna prevodnost sešteva iz teh dveh količin, njegova vrednost je odvisna od vlažnosti medija in temperature okoliškega zraka. V primeru neprekinjenega delovanja pod napetostjo opazimo tok skozi tok, ki prehaja skozi tekoče in trdne izolatorje.

In v primeru povečanja toka po določenem časovnem obdobju, lahko govorimo o dejstvu, da nepopravljivi procesi, ki vodijo do uničenja (dielektrična razgradnja).

Značilnosti plinastega stanja

Plinasti dielektriki imajo zanemarljivo električno prevodnost v primeru, da poljska jakost prevzame najmanjše vrednosti. Pojav električnega toka v plinastih snoveh je možen le v primerih, ko so v njih prisotni prosti elektroni ali zaračunani ioni.

Plinasti dielektriki so kvalitativni izolatorji, zato se uporabljajo v sodobni elektroniki v velikih količinah. Ionizacijo teh snovi povzročajo zunanji dejavniki.

Zaradi trkov ionov plinov, kot tudi med toplotno izpostavljenostjo, ultravijoličnim ali rentgenskim delovanjem, opazimo proces tvorbe nevtralnih molekul (rekombinacija). Zaradi tega procesa je povečanje števila ionov v plinu omejeno, določena koncentracija nabitih delcev pa se po kratkem časovnem intervalu po delovanju zunanjega ionizacijskega vira določi.

V procesu povečanja napetosti, ki se uporablja za plin, se povečuje gibanje ionov na elektrode. Nimam časa za rekombinacijo, zato se odvajajo na elektrode. Z naknadnim povečanjem napetosti se tok ne poveča, se imenuje tok zasičenosti.

Glede na nepolarne dielektrike ugotavljamo, da je zrak idealen izolator.

Tekoči dielektriki

Električno prevodnost tekočih dielektrik je pojasnjena s strukturnimi značilnostmi tekočih molekul. V nepolarnih topilih so disociirane nečistoče, vključno z vlago. V polarnih molekulah je prevodnost električnega toka razložena tudi s procesom razpadanja v ione tekočine same.

V tem agregatnem stanju tok povzroča tudi gibanje koloidni delci. Zaradi nerealnosti popolnega odstranjevanja nečistoč iz takšnega dielektrika nastajajo težave pri pridobivanju tekočin z neznatnim prevodnostjo toka.

Vse vrste izolacije vključujejo iskanje možnosti za zmanjšanje prevodnosti dielektrik. Na primer, odstranite nečistoče, popravite indeks temperature. Povečanje temperature povzroči zmanjšanje viskoznosti, povečanje mobilnosti ionov, povečanje stopnje toplotne disociacije. Ti dejavniki vplivajo na vrednost prevodnosti dielektričnih materialov.

Električna prevodnost trdnih snovi

Razlaga se s premikom ne samo ionov izolatorja, temveč tudi z napolnjenimi delci nečistoč, ki jih vsebujejo trdni material. Kot prehod skozi trdni izolator pride do delnega odstranjevanja nečistoč, kar postopoma vpliva na prevodnost toka. Ob upoštevanju strukturnih značilnosti kristalne rešetke je gibanje zaračunanih delcev posledica fluktuacije termičnega gibanja.

Pri nizkih temperaturah se premikajo pozitivni in negativni ioni nečistoč. Take vrste izolacije so značilne za snovi z molekularno in atomsko kristalno strukturo.

Za anizotropne kristale se specifična prevodnost spreminja z osmi. Na primer, v kremenu v smeri, ki je vzporedna z glavno osjo, presega 1000-krat več kot navpični položaj.

V trdnih poroznih dielektrijih, kjer praktično ni vlage, rahlo povečanje električnega upora povzroči povečanje njihove električne upornosti. V snoveh, ki vsebujejo nečistoče, topne v vodi, se občutno zmanjša volumska odpornost zaradi spremembe vlažnosti.

Polarizacija dielektrik

Ta pojav je povezan s spremembo položaja delcev izolatorja v vesolju, kar vodi do pridobitve z vsakim makroskopskim volumnom dielektrika nekega električnega (indukcijskega) momenta.

Obstaja polarizacija, ki nastane pod vplivom zunanjega polja. Razlikuje se tudi spontana različica polarizacije, ki se pojavlja tudi v odsotnosti zunanjega polja.

Relativna dielektričnost je značilna:

• kapacitivnost kondenzatorja s tem dielektrikom;
• velikost v vakuumu.

Ta proces spremlja videz na dielektrični površini vezanih nabojev, ki zmanjšajo intenzivnost znotraj snovi.

V primeru popolne odsotnosti zunanjega polja ločen element dielektrične prostornine nima električnega momenta, saj je vsota vseh stroškov nič in naključje negativnih in pozitivnih nabojev v prostoru.

Možnosti polarizacije

V primeru elektronske polarizacije so elektronske lupine atoma premaknjene pod vplivom zunanjega polja. V jonski varianti opazujemo premikanje mrežnih mest. Za polarizacijo dipola so značilne izgube za premagovanje notranjih trenja in veznih sil. Strukturno varianto polarizacije velja za najmanjši proces, za katerega je značilna usmerjenost nehomogenih makroskopskih nečistot.

Zaključek

Električni izolacijski materiali so snovi, ki omogočajo zanesljivo izolacijo nekaterih komponent električne opreme, ki se nahajajo pod določenimi električnimi potenciali. V primerjavi s tekočimi vodniki imajo številni izolatorji veliko večjo električno upornost. So sposobni ustvariti močna električna polja in nabirati dodatno energijo. To je lastnost izolatorjev, ki se uporabljajo v sodobnih kondenzatorjih.

Glede na kemijsko sestavo so razdeljeni v naravne in sintetične materiale. Druga največja skupina je največja, zato so ti izolatorji, ki se uporabljajo v različnih električnih aparatih.

Glede na tehnološke značilnosti, strukturo, sestavo, dodelitev filma, keramike, voska, mineralnih izolatorjev.

Ko je dosežena vrednost napetosti razbitja, opazimo razčlenitev, kar povzroči močno povečanje jakosti električnega toka. Med značilnimi značilnostmi tega pojava lahko izločimo zanemarljivo odvisnost moči od stresa, temperature in debeline.