رسانایی الکتریکی دی الکتریک ها یک ویژگی فیزیکی مهم است. اطلاعات مربوط به آن به شما امکان می دهد زمینه های کاربرد مواد را شناسایی کنید.
شرایط
بر اساس رسانایی جریان الکتریکی، مواد به گروه‌هایی تقسیم می‌شوند:
- دی الکتریک؛
- نیمه هادی ها;
- رسانا.
فلزات رسانای جریان عالی هستند - رسانایی الکتریکی آنها به 106-108 (اهم متر) می رسد-1.
و مواد دی الکتریک قادر به هدایت الکتریسیته نیستند، بنابراین از آنها به عنوان عایق استفاده می شود. آنها حامل بار رایگان ندارند، در ساختار دوقطبی مولکول ها متفاوت هستند.
نیمه رساناها مواد جامد با مقادیر رسانایی متوسط هستند.
طبقه بندی
همه مواد دی الکتریک به انواع قطبی و غیر قطبی تقسیم می شوند. در عایق های قطبی، مراکز بارهای مثبت و منفی خارج از مرکز هستند. مولکول های چنین موادی از نظر پارامترهای الکتریکی مشابه یک دوقطبی صلب هستند که گشتاور دوقطبی خاص خود را دارد. آب را می توان به عنوان دی الکتریک قطبی استفاده کرد.آمونیاک، کلرید هیدروژن.
دی الکتریک های غیر قطبی با همزمانی مراکز بارهای مثبت و منفی متمایز می شوند. آنها از نظر خصوصیات الکتریکی شبیه به دوقطبی الاستیک هستند. نمونه هایی از این عایق ها عبارتند از هیدروژن، اکسیژن، تتراکلرید کربن.
رسانایی الکتریکی
رسانایی الکتریکی دی الکتریک ها با وجود تعداد کمی الکترون آزاد در مولکول های آنها توضیح داده می شود. با جابجایی بارها در داخل ماده در یک بازه زمانی معین، برقراری تدریجی موقعیت تعادل مشاهده می شود که دلیل پیدایش جریان است. هدایت الکتریکی دی الکتریک ها در لحظه خاموش شدن و روشن شدن ولتاژ وجود دارد. نمونه های فنی مقره ها دارای حداکثر شارژ رایگان هستند، بنابراین جریان های عبوری ناچیز در آنها ظاهر می شود.
رسانایی الکتریکی دی الکتریک ها در مورد مقدار ولتاژ ثابت از جریان عبوری محاسبه می شود. این فرآیند شامل آزادسازی و خنثی سازی بارهای موجود روی الکترودها است. در مورد ولتاژ متناوب، مقدار رسانایی فعال نه تنها تحت تأثیر جریان عبوری، بلکه تحت تأثیر مؤلفه‌های فعال جریان‌های پلاریزاسیون قرار می‌گیرد.
خواص الکتریکی دی الکتریک ها به چگالی جریان، مقاومت ماده بستگی دارد.
دی الکتریک جامد
رسانایی الکتریکی دی الکتریک های جامد به حجم و سطح تقسیم می شود. برای مقایسه این پارامترها برای مواد مختلف، از مقادیر حجم مخصوص و خاص سطح استفاده می شود.مقاومت.
رسانایی کامل مجموع این دو مقدار است که مقدار آن به رطوبت محیط و دمای محیط بستگی دارد. در مورد عملکرد مداوم تحت ولتاژ، جریان عبوری از عایق های مایع و جامد کاهش می یابد.
و در مورد افزایش جریان پس از مدت زمان معین، می توان در مورد این واقعیت صحبت کرد که فرآیندهای برگشت ناپذیری در داخل ماده رخ می دهد که منجر به تخریب (تجزیه دی الکتریک) می شود..
ویژگی های حالت گازی
دی الکتریک های گازی رسانایی الکتریکی ناچیزی دارند اگر شدت میدان حداقل مقادیر را به خود اختصاص دهد. وقوع جریان در مواد گازی تنها در مواردی امکان پذیر است که حاوی الکترون های آزاد یا یون های باردار باشند.
دی الکتریک های گازی عایق های باکیفیتی هستند، بنابراین در الکترونیک مدرن در حجم های زیاد استفاده می شوند. یونیزاسیون در چنین موادی در اثر عوامل خارجی ایجاد می شود.
به دلیل برخورد یون های گاز و همچنین تحت قرار گرفتن در معرض حرارت، اشعه ماوراء بنفش یا اشعه ایکس، فرآیند تشکیل مولکول های خنثی (بازترکیب) نیز مشاهده می شود. به لطف این فرآیند، افزایش تعداد یون‌ها در گاز محدود می‌شود، غلظت مشخصی از ذرات باردار در مدت زمان کوتاهی پس از قرار گرفتن در معرض منبع یونیزاسیون خارجی ایجاد می‌شود.
در فرآیند افزایش ولتاژ اعمال شده به گاز، حرکت یون ها به الکترودها افزایش می یابد. آنها نیستندزمان برای ترکیب مجدد دارند، بنابراین آنها در الکترودها تخلیه می شوند. با افزایش بعدی ولتاژ، جریان افزایش نمی یابد، جریان اشباع نامیده می شود.
با توجه به دی الکتریک های غیر قطبی، توجه می کنیم که هوا یک عایق کامل است.
دی الکتریک مایع
رسانایی الکتریکی دی الکتریک های مایع با ویژگی های ساختار مولکول های مایع توضیح داده می شود. حلال های غیرقطبی حاوی ناخالصی های تفکیک شده از جمله رطوبت هستند. در مولکول های قطبی، رسانایی جریان الکتریکی نیز با فرآیند تجزیه شدن به یون های خود مایع توضیح داده می شود.
در این حالت تجمع، جریان نیز در اثر حرکت ذرات کلوئیدی ایجاد می شود. به دلیل عدم امکان حذف کامل ناخالصی ها از چنین دی الکتریک، مشکلاتی در به دست آوردن مایعات با رسانایی جریان پایین ایجاد می شود.
همه انواع عایق شامل جستجوی گزینه هایی برای کاهش رسانایی خاص دی الکتریک ها است. به عنوان مثال، ناخالصی ها حذف می شوند، نشانگر دما تنظیم می شود. افزایش دما باعث کاهش ویسکوزیته، افزایش تحرک یون ها و افزایش درجه تفکیک حرارتی می شود. این عوامل بر رسانایی مواد دی الکتریک تأثیر می گذارد.
رسانایی الکتریکی مواد جامد
این با حرکت نه تنها یون های خود عایق، بلکه ذرات باردار ناخالصی های موجود در داخل ماده جامد توضیح داده می شود. با عبور از عایق جامد، حذف جزئی ناخالصی ها اتفاق می افتد که به تدریج انجام می شودهدایت را تحت تأثیر قرار می دهد. با در نظر گرفتن ویژگی های ساختاری شبکه کریستالی، حرکت ذرات باردار به دلیل نوسانات حرکت حرارتی است.
در دماهای پایین، یون های ناخالصی مثبت و منفی حرکت می کنند. چنین نوع جداسازی برای موادی با ساختار بلوری مولکولی و اتمی معمول است.
برای بلورهای ناهمسانگرد، مقدار رسانایی ویژه بسته به محورهای آن متفاوت است. به عنوان مثال، در کوارتز در جهت موازی با محور اصلی، 1000 برابر از موقعیت عمود بر هم بیشتر است.
در دی الکتریک های متخلخل جامد، جایی که عملاً رطوبت وجود ندارد، افزایش جزئی در مقاومت الکتریکی منجر به افزایش مقاومت الکتریکی آنها می شود. مواد حاوی ناخالصی های محلول در آب کاهش قابل توجهی در مقاومت حجمی به دلیل تغییر رطوبت نشان می دهند.
قطبش دی الکتریک
این پدیده با تغییر موقعیت ذرات عایق در فضا همراه است که منجر به کسب مقداری گشتاور الکتریکی (القایی) توسط هر حجم ماکروسکوپی دی الکتریک می شود.
قطبی شدنی وجود دارد که تحت تأثیر یک میدان خارجی رخ می دهد. آنها همچنین یک نسخه خود به خودی از قطبش را تشخیص می دهند که حتی در غیاب میدان خارجی ظاهر می شود.
مجوز نسبی با: مشخص می شود
- خازن خازن با این دی الکتریک؛
- قدر آن در خلاء.
این فرآیند با ظاهر شدن همراه استسطح دی الکتریک بارهای محدود، که میزان کشش درون ماده را کاهش می دهد.
در صورت عدم وجود کامل میدان خارجی، یک عنصر جداگانه از حجم دی الکتریک دارای گشتاور الکتریکی نیست، زیرا مجموع همه بارها صفر است و همزمانی بارهای منفی و مثبت در آن وجود دارد. فضا.
گزینه های قطبش
در طول پلاریزاسیون الکترون، یک جابجایی تحت تأثیر میدان خارجی لایه های الکترونی اتم رخ می دهد. در نوع یونی، تغییر مکان های شبکه مشاهده می شود. قطبش دو قطبی با تلفات برای غلبه بر اصطکاک داخلی و نیروهای پیوند مشخص می شود. نسخه ساختاری پلاریزاسیون کندترین فرآیند در نظر گرفته می شود و با جهت گیری ناخالصی های ماکروسکوپی ناهمگن مشخص می شود.
نتیجه گیری
مواد عایق الکتریکی موادی هستند که به شما امکان می دهند عایق مطمئنی برای برخی از اجزای تجهیزات الکتریکی تحت پتانسیل های الکتریکی خاص به دست آورید. در مقایسه با هادی های جریان، عایق های متعدد مقاومت الکتریکی به طور قابل توجهی بالاتری دارند. آنها قادر به ایجاد میدان های الکتریکی قوی و جمع آوری انرژی اضافی هستند. این ویژگی عایق ها است که در خازن های مدرن استفاده می شود.
بسته به ترکیب شیمیایی، آنها را به مواد طبیعی و مصنوعی تقسیم می کنند. گروه دوم بیشترین تعداد را دارند، بنابراین این عایق ها هستند که در انواع لوازم الکتریکی استفاده می شوند.
بسته به ویژگی های تکنولوژیکی، ساختار، ترکیب، فیلم، سرامیک، موم، عایق های معدنی جدا می شوند.
هنگامی که ولتاژ شکست به دست می آید، یک شکست مشاهده می شود که منجر به افزایش شدید بزرگی جریان الکتریکی می شود. از جمله ویژگی های بارز چنین پدیده ای، می توان وابستگی جزئی استحکام به تنش و دما، ضخامت را مشخص کرد.
