Концепція діелектрика. Основні електричні властивості діелектриків. Визначення діелектричних матеріалів

Діелектрики- це речовини, які проводять електричний струм, до певної пори. За певних умов провідність у них зароджується. Цими умовами виступають механічні, теплові – загалом, енергетичні види впливів. Крім діелектриків, речовини також класифікуються на провідники та напівпровідники.

Чим відрізняються діелектрики від провідників та напівпровідників

Теоретичну різницю між цими трьома видами матеріалів можна уявити, і я це зроблю, на малюнку нижче:

Малюнок красивий, знайомий зі шкільною лавкою, але щось практичне з нього не надто витягнеш. Однак у цьому графічному шедеврі чітко визначена різниця між провідником, напівпровідником та діелектриком.

І відмінність це у величині енергетичного бар'єру між валентною зоною та зоною провідності.

У провідниках електрони знаходяться у валентній зоні, але не всі, тому що валентна зона - це зовнішня межа. Точно, це як із мігрантами. Зона провідності порожня, але рада гостям, оскільки в неї повно для них вільних робочих місць у вигляді вільних енергетичних зон. При дії зовнішнього електричного поля крайні електрони набувають енергію і переміщуються у вільні рівні зони провідності. Цей рух ми називаємо електричним струмом.

У діелектриках та провідниках все аналогічно, за винятком того, що є "огорож" - заборонена зона. Ця зона розташована між валентною та зоною провідності. Чим більша ця зона, тим більше енергії потрібно для подолання електронами цієї відстані. У діелектриків величина зони більша, ніж у напівпровідників. Цьому є навіть умова: якщо де>3Ев () - то це діелектрик, у протилежному випадку де

Види та типи діелектриків

Класифікація діелектриків досить велика. Тут зустрічаються рідкі, тверді та газоподібні речовини. Далі вони поділяються за певними ознаками. Нижче наведено умовну класифікацію діелектриків з прикладами у формі списку.

• газоподібні
• - полярні
• - неполярні (повітря, )
• рідкі
• - полярні (вода, аміак)
• - Рідкі кристали
• - неполярні (бензол, )
• тверді
• - центросимментрічні
• - аморфні
• - смоли, бітуми (епоксидна смола)
• - скло
• - невпорядковані полімери
• - полікристали
• - нерегулярні кристали
• - кераміка
• - упорядковані полімери
• - ситали
• - монокристали
• - молекулярні
• - ковалентні
• - іонні
• - параелектрики зміщення
• - параелектрики „порядок-безладдя”
• - дипольні
• - нецентросимментрічні
• - монокристали
• - піроелектрики
• - сегнетоелектрики зміщення
• - сегнетоелектрики „порядок-безладдя”
• - лінійні піроелектрики
• - п'єзоелектрики
• - з водневими зв'язками
• - ковалентні
• - іонні
• - текстури
• - електронних дефектів
• - іонних дефектів
• - полярних молекул
• - макродиполів
• - сегнетоелектричних доменів
• - кристалів у матриці

Якщо брати рідкі та газоподібні діелектрики, то основна класифікація лежить у питанні полярності. Різниця у симетричності молекул. У полярних молекулах несиметричні, у неполярних - симетричні. Несиметричні молекули називають диполями. У полярних рідинах провідність настільки велика, що їх неможливо використовувати як ізоляційні речовини. Тому для цих цілей використовують неполярну, теж трансформаторну олію. А наявність полярних домішок навіть у сотих частках значно знижує планку пробою та негативно позначається на ізоляційних властивостях неполярних діелектриків.

кристали є щось середнє між рідиною і кристалом, як випливає з назви.

Ще популярним питанням про властивості та застосування рідких діелектриків буде наступне: вода - діелектрик чи провідник?У чистій дистильованій воді відсутні домішки, які б викликати протікання струму. Чисту воду можна створити в лабораторних, промислових умовах. Ці умови складні і складні для звичайної людини. Є простий спосіб перевірити, чи проводить дистильована вода струм.



Створити електричний ланцюг (джерело струму - провід - вода - провід - лампочка - інший провід - джерело струму), в якій однією з ділянок для протікання струму буде посудина з дистильованою водою. При включенні схеми в роботу лампочка не загориться - отже струм не проходить. Ну а якщо загориться, значить вода із домішками.

Тому будь-яка вода, яку ми зустрічаємо: із крана, в озері, у ванній - буде провідником за рахунок домішок, які створюють можливість для протікання струму. Не купайтеся у грозу, не працюйте вологими руками з електрикою. Хоча чиста дистильована вода – полярний діелектрик.

Для твердих діелектриків класифікація в основному лежить у питанні активності та пасивності. Якщо властивості постійні, то діелектрик використовують як ізоляційний матеріал, тобто він пасивний. Якщо властивості змінюються, залежно від зовнішніх впливів(Тепло, тиск), то цей діелектрик застосовують для інших цілей. Папір є діелектриком, якщо вода просочена водою - то струм проводиться і вона провідник, якщо папір просякнута трансформаторним маслом - це діелектрик.

Фольгою називають тонку металеву пластину, метал – як відомо, є провідником. У продажу є, наприклад, ПВХ-фольга, тут слово фольга для наочності, а слово ПВХ - для розуміння сенсу - адже ПВХ це діелектрик. Хоча у вікіпедії – фольгою називається тонкий лист металу.

Аморфні рідини- це і смола, і скло, і бітум, і віск. При підвищенні температури цей діелектрик тане, це заморожені речовини – це дикі визначення, які характеризують лише одну межу правди.

Полікристали- це ніби зрощені кристали, об'єднані в один кристал. Наприклад, сіль.

Монокристал- це цілісний кристал, на відміну від вищезгаданого полікристалу має безперервну кристалічну решітку.

П'єзоелектрики- діелектрики, у яких при механічному впливі (розтягуванні-стиску) виникає процес іонізації. Застосовується у запальничках, детонаторах, УЗД-обстеженні.

Піроелектрики- при зміні температури у цих діелектриках відбувається мимовільна поляризація. Також вона відбувається при механічному впливі, тобто піроелектрики є ще й п'єзоелектриками, але не навпаки. Прикладами служать бурштин та турмалін.

Фізичні властивості діелектриків

Щоб оцінити якість і рівень придатності діелектрика, необхідно якось описати його параметри. Якщо стежити за цими параметрами, можна вчасно запобігти аварії, замінивши елемент на новий з допустимими параметрами. Цими параметрами виступають: поляризація, електропровідність, електрична міцність та діелектричні втрати. Для кожного з цих параметрів існує своя формула та постійна величина, у порівнянні з якою проводиться висновок про рівень придатності матеріалу.

Головними електричними властивостями діелектриків є поляризація (зміщення зарядів) та електропровідність (здатність проводити електричний струм). Зміщення зв'язаних зарядів діелектрика або їх орієнтація в електричному полі називається поляризацією. Ця властивість діелектричних матеріалів характеризується відносною діелектричною проникністю. ε . При поляризації поверхні діелектрика утворюються пов'язані електричні заряди.

Залежно від типу діелектрика поляризація може бути: електронною, іонною, дипольно-релаксаційною, спонтанною. Більш докладно для їх якості на інфографіці нижче.

Під електропровідністю розуміють здатність діелектрика проводити електричний струм. Струм, що протікає в діелектриці називається струмом витоку. Струм витоку складається з двох складових - струму абсорбційного та наскрізного струму. Наскрізні струми обумовлені наявністю вільних зарядів у діелектриці, абсорбційний струм – поляризаційними процесами досі встановлення рівноваги у системі.

Величина електропровідності залежить від температури, вологості та кількості вільних носіїв заряду.

У разі збільшення температури електропровідність діелектриків збільшується, а опір падає.

Залежність від вологості знову повертає нас до класифікації діелектриків. Адже неполярні діелектрики не змочуються водою і на зміну вологості їм не діло. А у полярних діелектриків при збільшенні вологості підвищується вміст іонів і електропровідність збільшується.

Провідність діелектрика складається з поверхневої та об'ємної провідностей. Відоме поняття питомої об'ємної провідності, що позначається буквою сигма σ. А обернена величина називається питомий об'ємний опір і позначається буквою ро ρ .

Різке збільшення провідності в діелектриці у разі зростання напруги може призвести до електричного пробою. І аналогічно, якщо опір ізоляції падає, отже, ізоляція не справляється зі своїм завданням і необхідно застосовувати заходи. Опір ізоляції складається з поверхневого та об'ємного опорів.

Під діелектричними втратами в діелектриках розуміють втрати струму всередині діелектрика, які розсіюються як тепла. Для визначення цієї величини вводять параметр тангенс дельта tgδ. δ - кут, що доповнює до 90 градусів, кут між струмом та напругою в ланцюзі з ємністю.

Діелектричні втрати бувають: резонансні, іонізаційні, електропровідність, релаксаційні. Тепер поговоримо про кожен тип.



Електрична міцність - це відношення пробивної напруги до відстані між електродами (або товщина діелектрика). Ця величина визначається мінімальною величиною напруженості електричного поля, коли він відбудеться пробою.

Пробій може бути електричним (ударна іонізація, фотоіонізація), тепловим (великі діелектричні втрати, отже багато тепла, і обвуглювання з оплавленням може статися) та електрохімічним (у результаті утворення рухливих іонів).

І в кінці таблиця діелектриків, як без неї.



У таблиці вище наведені дані щодо електричної міцності, питомого об'ємного опору та відносної діелектричної проникністю для різних речовин. Також тангенс кута діелектричних втрат не оминули.

Останні статті

Найпопулярніше

Діелектрики - це речовина, яка не проводить або погано проводить електричний струм. Носії заряду в діелектриці мають густину не більше 108 штук на кубічний сантиметр. Однією з основних властивостей таких матеріалів є здатність поляризації в електричному полі.

Параметр, що характеризує діелектрики, називається діелектричною проникністю, яка може мати дисперсію. До діелектриків можна зарахувати хімічно чисту воду, повітря, пластмаси, смоли, скло, різні гази.

Властивості діелектриків

Якби речовини мали свою геральдику, то герб сегнетової солі неодмінно прикрасили виноградні лози, петля гістерези, і символіка багатьох галузей сучасної науки і техніки.

Родовід сегнетової солі починається з 1672 року. Коли французький аптекар П'єр Сегнет вперше отримав з виноградних лоз безбарвні кристали та використав їх у медичних цілях.

Тоді ще неможливо було припустити, що ці кристали мають дивовижні властивості. Ці характеристики дали нам право з безлічі діелектриків виділити спеціальні групи:

• П'єзоелектрики.
• Піроелектрики.
• Сегнетоелектрики.

З часів Фарадея відомо, що у зовнішньому електричному полі діелектричні матеріали поляризуються. При цьому кожен елементарний осередок має електричний момент, аналогічний електричному диполю. Сумарний дипольний момент одиниці об'єму визначає вектор поляризації.

У звичайних діелектриках поляризація однозначно та лінійно залежить від величини зовнішнього електричного поля. Тому діелектрична сприйнятливість майже у всіх діелектриків величина стала.

P/E=X=const

Кристалічні грати більшості діелектриків побудовані з позитивних та негативних іонів. З кристалічних речовин найбільш високою симетрією мають кристали з кубічними ґратами. Під впливом зовнішнього електричного поля кристал поляризується, і симетрія його знижується. Коли зовнішнє поле зникає, кристал відновлює свою симетрію.

У деяких кристалах електрична поляризація може виникати і за відсутності зовнішнього поля спонтанно. Так виглядає у поляризованому світлі кристал молібденату гадолінію. Зазвичай спонтанна поляризація є неоднорідною. Кристал розбивається на домени – області із однорідною поляризацією. Розвиток багатодоменної структури зменшує сумарну поляризацію.

Піроелектрики

У піроелектриках спонтанна поляризація екранує із вільними зарядами, які компенсують пов'язані заряди. Нагрівання піроелектрика змінює його поляризацію. За температури плавлення піроелектричні властивості зникають зовсім.

Частина піроелектриків належить до сегнетоелектриків. Вони напрям поляризації може бути змінено зовнішнім електричним полем.

Існує гістерезисна залежність між орієнтацією поляризації сегнетоелектрика та величиною зовнішнього поля.

У слабких полях поляризація лінійно залежить від величини поля. При його подальшому збільшенні всі домени орієнтуються у напрямку поля, переходячи до режиму насичення. При зменшенні поля нанівець кристал залишається поляризованим. Відрізок СО називають залишковою поляризацією.

Поле, у якому відбувається зміна напрями поляризації, відрізок ДН називають коерцитивною силою.

Нарешті, кристал повністю змінює напрямок поляризації. При черговому зміні поля крива поляризації замикається.

Однак, сегнетоелектричний стан кристала існує лише у певній області температур. Зокрема, сегнетова сіль має дві точки Кюрі: -18 та +24 градусів, у яких відбуваються фазові переходи другого роду.

Групи сегнетоелектриків

Мікроскопічна теорія фазових переходів поділяє сегнетоелектрики на дві групи.

Перша група

Титанат барію відноситься до першої групи, і як її ще називають, групи сегнетоелектриків типу зміщення. У неполярному стані титанат барію має кубічну симетрію.

При фазовому переході в полярний стан іонні грати зміщуються, симетрія кристалічної структури знижується.

Друга група

До другої групи відносять кристали типу нітрату натрію, у яких неполярної фазі є розпорядкована підрешітка структурних елементів. Тут фазовий перехід у полярний стан пов'язані з упорядкуванням структури кристала.

Причому різних кристалах може бути два чи кілька можливих положень рівноваги. Існують кристали, у яких ланцюжки диполя мають антипаралельні орієнтації. Сумарний дипольний момент таких кристалів дорівнює нулю. Такі кристали називають антисегнетоелектриками.

Вони залежність поляризації лінійна, до критичного значення поля.

Подальше збільшення величини поля супроводжується переходом у сегнетоелектричну фазу.

Третя група

Існує ще одна група кристалів – сегнетіелектриків.

Орієнтація дипольних моментів вони така, що у одному напрямі вони мають властивості антисегнетоэлектриков, а інакше сегнетоэлектриков. Фазові переходи у сегнетоелектриків бувають двох пологів.

При фазовому переході другого роду у точці Кюрі спонтанна поляризація плавно зменшується нанівець, а діелектрична сприйнятливість, змінюючись різко, сягає великих величин.

При фазовому переході першого роду поляризація зникає стрибком. Також стрибком змінюється електрична сприйнятливість.

Велика величина діелектричної проникності, електрополяризації сегнетоелектриків робить їх перспективними матеріалами сучасної техніки. Наприклад, вже широко використовують нелінійні властивості прозорої сегнетокераміки. Чим яскравіше світло, тим більше він поглинається спеціальними окулярами.

Це є ефективним захистом зору робітників у деяких виробництвах, пов'язаних із раптовими та інтенсивними спалахами світла. Для передачі з допомогою лазерного променя застосовують сегнетоэлектрические кристали з электрооптичным ефектом. У межах прямої видимості лазерний промінь моделюється у кристалі. Потім промінь потрапляє в комплекс приймальної апаратури, де інформація виділяється та відтворюється.

П'єзоелектричний ефект

В 1880 брати Кюрі виявили, що в процесі деформації сегнетової солі на її поверхні виникають поляризаційні заряди. Це було названо прямим п'єзоелектричним ефектом.

Якщо на кристал впливати зовнішнім електричним полем, він починає деформуватися, тобто виникає зворотний п'єзоелектричний ефект.

Однак ці зміни не спостерігаються в кристалах, що мають центр симетрії, наприклад, сульфіді свинцю.

Якщо такий кристал впливати зовнішнім електричним полем, подрешетки негативних і позитивних іонів змістяться у протилежні боку. Це призводить до поляризації кристалів.

У разі ми спостерігаємо електрострикцію, коли він деформація пропорційна квадрату електричного поля. Тому електрострикція відносять до класу парних ефектів.

ΔX1=ΔX2

Якщо такий кристал розтягувати або стискати, то електричні моменти позитивних диполів дорівнюватимуть за величиною електричних моментів негативних диполів. Тобто зміна поляризації діелектрика не відбувається, і п'єзоефект не виникає.

У кристалах з низькою симетрією при деформації з'являються додаткові сили зворотного п'єзоефекту, що протидіють зовнішнім впливам.

Таким чином, у кристалі, у якого немає центру симетрії у розподілі зарядів, величина та напрямок вектора зміщення залежить від величини та напрямки зовнішнього поля.

Завдяки цьому можна здійснювати різні типидеформації п'єзокристалів. Склеюючи п'єзоелектричні пластинки, можна отримати елемент, що працює на стиснення.

У цій конструкції п'єзопластинка працює на вигин.

П'єзокераміка

Якщо до такого п'єзоелементу додати змінне поле, у ньому збудуться пружні коливання та виникнуть акустичні хвилі. Для виготовлення п'єзоелектричних виробів застосовують п'єзокераміку. Вона є полікристали сегнетоелектричних сполук або тверді розчини на їх основі. Змінюючи склад компонентів та геометричні форми кераміки, можна керувати її п'єзоелектричними параметрами.

Прямі та зворотні п'єзоелектричні ефекти знаходять застосування у різноманітній електронній апаратурі. Багато вузлів електроакустичної, радіоелектронної та вимірювальної апаратури: хвилеводи, резонатори, помножувачі частоти, мікросхеми, фільтри працюють, використовуючи властивості п'єзокераміки.

П'єзоелектричні двигуни

Активним елементом п'єзоелектричного двигуна є п'єзоелемент.

Протягом одного періоду коливань джерела змінного електричного поля він розтягується та взаємодіє з ротором, а в іншому повертається у вихідне положення.

Чудові електричні та механічні характеристики дозволяють п'єзодвигуну успішно конкурувати зі звичайними електричними мікромашинами.

П'єзоелектричні трансформатори

Принцип їхньої дії також ґрунтується на використанні властивостей п'єзокераміки. Під дією вхідної напруги у збуднику виникає зворотний п'єзоефект.

Хвиля деформації передається в генераторну секцію, де за рахунок прямого п'єзоефекту змінюється поляризація діелектрика, що призводить до зміни вихідної напруги.

Так як у п'єзотрансформаторі вхід та вихід гальванічно розв'язані, то функціональні можливостіперетворення вхідного сигналу по напрузі та струму, узгодження його з навантаженням по входу та виходу, краще, ніж у звичайних трансформаторів.

Дослідження різноманітних явищ сегнетоелектрики та п'єзоелектрики продовжуються. Немає сумнівів, що в майбутньому з'являться прилади, що базуються на нових та дивовижних фізичних ефектах у твердому тілі.

Класифікація діелектриків

Залежно від різних факторів вони по-різному виявляють свої властивості ізоляції, які визначають їхню сферу використання. На наведеній схемі показано структуру класифікації діелектриків.

У народному господарстві стали популярними діелектрики, що складаються з неорганічних та органічних елементів.

Неорганічні матеріали – це сполуки вуглецю з різними елементами. Вуглець має високу здатність до хімічних сполук.

Мінеральні діелектрики

Такий вид діелектриків виник з розвитком електротехнічної промисловості. Технологія виробництва мінеральних діелектриків та його видів значно вдосконалена. Тому такі матеріали вже витісняють хімічні та натуральні діелектрики.

До мінеральних діелектричних матеріалів відносяться:

• Скло(конденсатори, лампи) – аморфний матеріал, що складається із системи складних оксидів: кремнію, кальцію, алюмінію. Вони покращують діелектричні якості матеріалу.
• Склоемаль- Наноситься на металеву поверхню.
• Скловолокно– нитки зі скла, з яких одержують склотканини.
• Світловоди- Скловолокно, джгут з волокон.
• Ситалі- Кристалічні силікати.
• Кераміка- порцеляна, стеатит.
• Слюда- Мікалекс, слюдопласт, міканіт.
• Азбест- Мінерали з волокнистою будовою.

Різноманітні діелектрики не завжди замінюють одне одного. Їхня сфера застосування залежить від вартості, зручності застосування, властивостей. Крім ізоляційних властивостей, діелектрикам пред'являються теплові, механічні вимоги.

Рідкі діелектрики

Нафтові олії

Трансформаторна оліязаливається у . Воно найбільш популярне в електротехніці.

Кабельні оліїзастосовуються при виготовленні. Ними просочують паперову ізоляцію кабелів. Це підвищує електричну міцність та відводить тепло.

Синтетичні рідкі діелектрики

Для просочення конденсаторів потрібен рідкий діелектрик для збільшення ємності. Такими речовинами є рідкі діелектрики на синтетичній основі, що перевершують нафтові олії.

Хлоровані вуглеводні утворюються з вуглеводнів заміною у яких молекул атомів водню атомами хлору. Велику популярність мають полярні продукти дифенілу, до складу яких входить З 12 Н 10 -nC Ln.

Їхньою перевагою є стійкість до горіння. З недоліків можна назвати їх токсичність. В'язкість хлорованих дифенілів має високий показник, тому їх доводиться розбавляти мене в'язкими вуглеводнями.

Кремнійорганічні рідини мають низьку гігроскопічність і високу температурну стійкість. Їхня в'язкість дуже мало залежить від температури. Такі рідини мають високу вартість.

Фторорганічні рідини мають аналогічні властивості. Деякі зразки рідини можуть довго працювати за 2000 градусів. Такі рідини у вигляді октолу складаються із суміші полімерів ізобутилену, одержуваних із продуктів газу крекінгу нафти, мають невисоку вартість.

Природні смоли

Каніфоль– це смола, що має підвищену крихкість, і одержувана з живиці (смола сосни). Каніфоль складається з органічних кислот, легко розчиняється в нафтових оліях при нагріванні, а також в інших вуглеводнях, спирті та скипидарі.

Температура розм'якшення каніфолі дорівнює 50-700 градусів. На відкритому повітрі каніфоль окислюється, швидше розм'якшується і гірше розчиняється. Розчинена каніфоль у нафтовому маслі використовується для просочення кабелів.

Рослинні олії

Ці олії є в'язкі рідини, які отримані з різних насіння рослин. Найбільш важливе значення мають висихаючі олії, які можуть при нагріванні тверднути. Тонкий шар олії на поверхні матеріалу при висиханні утворює тверду міцну електроізоляційну плівку.

Швидкість висихання олії підвищується при зростанні температури, освітленні, при використанні каталізаторів – сикативів (сполучення кобальту, кальцію, свинцю).

Лляна олія має золотаво-жовтий колір. Його одержують із насіння льону. Температура застигання лляної олії становить -200 градусів.

Тунгове масло виготовляють із насіння тунгового дерева. Таке дерево росте Далекому Сході, і навіть на Кавказі. Це масло не токсичне, але не є харчовим. Тунгова олія застигає при температурі 0-50 градусів. Такі масла використовуються в електротехніці для виробництва лаків, лакотканів, просочення дерева, а також як рідкі діелектрики.

Касторове масло використовується для просочення конденсаторів з паперовим діелектриком. Отримують таку олію з насіння рицини. Застигає воно при температурі -10-180 градусів. Касторова олія легко розчиняється в етиловому спирті, але не розчиняється в бензині.

Діелектрик – це матеріал або речовина, яка практично не пропускає електричний струм. Така провідність виходить внаслідок невеликої кількості електронів та іонів. Дані частинки утворюються в матеріалі, що не проводить електричний струм, тільки при досягненні високих температурних властивостей. Про те, що таке діелектрик і йтиметься у цій статті.

Опис

Кожен електронний або радіотехнічний провідник, напівпровідник або заряджений діелектрик пропускає через себе електричний струм, але особливість діелектрика в тому, що в ньому навіть при високій напрузі понад 550 буде протікати струм малої величини. Електричний струм у діелектриці - це рух заряджених частинок у певному напрямку (може бути позитивним та негативним).

Види струмів

В основі електропровідності діелектриків лежать:

• Абсорбційні струми - струм, який протікає в діелектриці при постійному струмі до тих пір, поки не досягне стану рівноваги, змінюючи напрямок при включенні і подачі на нього напруги і при відключенні. При змінному струмі напруженість у діелектриці буде присутня в ньому весь час, поки перебуває в дії електричного поля.
• Електронна електропровідність – переміщення електронів під дією поля.
• Іонна електропровідність - це рух іонів. Знаходиться в розчинах електролітів - солі, кислоти, луг, а також у багатьох діелектриках.
• Моліонна електропровідність – рух заряджених частинок, званих моліонами. Знаходиться в колоїдних системах, емульсіях та суспензіях. Явище руху моліонів в електричному полі називається електрофорез.

Класифікують за агрегатним станом та хімічною природою. Перші діляться на тверді, рідинні, газоподібні та твердні. За хімічною природою поділяються на органіку, неорганіку та елементоорганічні матеріали.

За агрегатним станом:

• Електропровідність газів.У газоподібних речовин досить мала провідність струму. Він може виникати за наявності вільних заряджених частинок, що виникає через вплив зовнішніх і внутрішніх, електронних та іонних факторів: випромінювання рентгену та радіоактивного виду, зіткнення молекул і заряджених частинок, теплові фактори.
• Електропровідність рідкого діелектрика.Чинники залежності: структура молекули, температура, домішки, наявність великих зарядів електронів та іонів. Електропровідність рідких діелектриків багато в чому залежить від наявності вологи та домішок. Провідність електрики полярних речовин створюється ще з допомогою рідини з дисоційованими іонами. При порівнянні полярних та неполярних рідин, явну перевагу у провідності мають перші. Якщо очистити рідину від домішок, це сприятиме зменшенню її властивостей. При зростанні провідності та її температури виникає зменшення її в'язкості, що призводить до збільшення рухливості іонів.
• Тверді діелектрики.Їхня електропровідність обумовлюється як переміщення заряджених частинок діелектрика та домішок. У потужних полях електричного струму виявляється електропровідність.

Фізичні властивості діелектриків

При питомому опорі матеріалу, що дорівнює менше 10-5 Ом*м, їх можна віднести до провідників. Якщо більше 108 Ом*м – до діелектриків. Можливі випадки, коли питомий опір буде в рази більшим за опір провідника. В інтервалі 10-5-108 Ом * м знаходиться напівпровідник. Металевий матеріал – відмінний провідник електричного струму.

З усієї таблиці Менделєєва тільки 25 елементів відносяться до неметал, причому 12 з них, можливо, будуть з властивостями напівпровідника. Але, зрозуміло, крім речовин таблиці, існує ще безліч сплавів, композицій чи хімічних сполук із властивістю провідника, напівпровідника чи діелектрика. Виходячи з цього, важко провести певну межу значень різних речовин зі своїми опорами. Наприклад, при зниженому температурному факторі напівпровідник поводитиметься подібно до діелектрика.

Застосування

Використання матеріалів, що не проводять електричний струм, дуже широко, адже це один з популярно використовуваних класів електротехнічних компонентів. Стало досить зрозуміло, що їх можна застосовувати завдяки властивостям в активному та пасивному вигляді.

У пасивному вигляді властивості діелектриків використовують для застосування у електроізоляційному матеріалі.

В активному вигляді вони використовуються в сегнетоелектриці, а також у матеріалах для випромінювачів лазерної техніки.

Основні діелектрики

До видів, що часто зустрічаються, відносяться:

• Скло.
• Гума.
• Нафта.
• Асфальт.
• Порцеляна.
• Кварц.
• Повітря.
• Алмаз.
• Чиста вода.
• Пластмаса.

Що таке діелектрик рідкий?

Поляризація цього виду відбувається у полі електричного струму. Рідкі струмопровідні речовини використовуються в техніці для заливки або просочування матеріалів. Є 3 класи рідких діелектриків:

Нафтові олії - є слабов'язкими і переважно неполярними. Їх часто використовують у високовольтних апаратурах: високовольтні води. - це неполярний діелектрик. Кабельне масло знайшло застосування у просоченні ізоляційно-паперових проводів з напругою на них до 40 кВ, а також покриттів на основі металу зі струмом більше 120 кВ. Олія трансформаторна в порівнянні з конденсаторною має більш чисту структуру. Даний вид діелектрика набув широкого поширення у виробництві, незважаючи на велику собівартість порівняно з аналоговими речовинами та матеріалами.

Що таке синтетичний діелектрик? В даний час практично скрізь він заборонений через високу токсичність, тому що виробляється на основі хлорованого вуглецю. А рідкий діелектрик, в основі якого органічний кремній, є безпечним і екологічно чистим. Цей вид не викликає металевої іржі і має властивості малої гігроскопічності. Існує розріджений діелектрик, що містить фторорганічну сполуку, яка особливо популярна через свою негорючість, термічні властивості та окисну стабільність.

І останній вигляд, це рослинні олії. Вони є слабо полярними діелектриками, до них відносяться лляне, касторове, тунгове, конопляне. Касторове масло є сильно нагрівається і застосовується в паперових конденсаторах. Інші масла - випаровуються. Випарювання у яких обумовлюється не природним випаром, а хімічною реакцією під назвою полімеризація. Активно застосовується в емалях та фарбах.

Висновок

У статті докладно розглянуто, що таке діелектрик. Були згадані різні види та його властивості. Звичайно, щоб зрозуміти всю тонкість їх характеристик, доведеться глибше вивчити розділ фізики про них.

Класифікація за будовою молекул

Класифікація з хімічним складом

Класифікація за способом отримання

Класифікація за агрегатним станом

Активні та пасивні діелектрики

Визначення діелектричних матеріалів

Класифікація та галузі використання діелектричних матеріалів

Діелектриками називаються речовини, основною електричною властивістю яких є здатність поляризуватися в електричному полі.

Електроізоляційними матеріалами називають діелектричні матеріали, призначені для створення електричної ізоляції струмопровідних частин електротехнічних установок.

Ізолятором називається виріб з електроізоляційного матеріалу, завданням якого є кріплення та ізоляція один від одного провідників, що знаходяться під різними потенціалами (наприклад, ізолятори повітряної ЛЕП).

Електричною ізоляцією називається електроізоляційна система певного електротехнічного виробу, виконана з одного або декількох електроізоляційних матеріалів.

Використовувані як електроізоляційні матеріали діелектрики називаються пасивними діелектриками. В даний час широко застосовуються, так звані, активні діелектрики, параметри яких можна регулювати, змінюючи напруженість електричного поля, температуру, механічні напруження та інші параметри факторів, що впливають на них.

Наприклад, конденсатор, діелектричним матеріалом в якому служить п'єзоелектрик, під дією змінної напруги змінює свої лінійні розміри і стає генератором ультразвукових коливань. Місткість електричного конденсатора, виконаного з нелінійного діелектрика - сегнетоелектрика, змінюється залежно від напруженості електричного поля; якщо така ємність включена в коливальний LC-контур, змінюється і його частота настройки.

Діелектричні матеріали класифікують:

По агрегатному стану: газоподібні, рідкі та тверді;

За способом одержання: природні та синтетичні;

За хімічним складом: органічні та неорганічні;

За будовою молекул: нейтральні та полярні.

ГАЗОБРАЗНІ ДІЕЛЕКТРИКИ

До газоподібних діелектриків відносяться: повітря, азот, водень, вуглекислий газ, елегаз, хладон (фреон), аргон, неон, гелій та ін. Вони використовуються при виготовленні електричних апаратів (повітряні та елегазові вимикачі, розрядники)

Найбільш широко як електроізолюючий матеріал використовується повітря. Повітря містить: пари води та гази: азот (78%), кисень (20,99%), вуглекислий газ (0,03%), водень (0,01%), аргон (0,9325%), неон (0 ,0018%), а також гелій, криптон, та ксенон, які за обсягом у сумі становлять десятитисячні частки відсотка.

Важливими властивостями газів є їхня здатність відновлювати електричну міцність, мала діелектрична проникність, високе значення питомого опору, практично відсутність старіння, інертність низки газів по відношенню до твердих і рідких матеріалів, нетоксичність, здатність їх працювати при низьких температурах та високому тиску, негорюче.

РІДКІ ДІЕЛЕКТРИКИ

Рідкі діелектрики призначені для відведення теплоти від обмоток та магнітопроводів у трансформаторах, гасіння дуги в масляних вимикачах, посилення твердої ізоляції в трансформаторах, маслонаповнених вводах, конденсаторах, маслопросочених та маслонаповнених кабелях.

Рідкі діелектрики ділять на дві групи:

Нафтові олії (трансформаторна, конденсаторна, кабельна);

Синтетичні олії (совтол, рідкі кремнійорганічні та фтороорганічні сполуки).

4.1.7 Області використання діелектриків як ЕТМ

Застосування в електроенергетиці:

- лінійна та підстанційна ізоляція- це фарфор, скло та кремнійорганічна гума в підвісних ізоляторах ПЛ, фарфор в опорних та прохідних ізоляторах, склопластики як несучі елементи, поліетилен, папір у високовольтних вводах, папір, полімери в силових кабелях;

- ізоляція електричних приладів- папір, гетинакс, склотекстоліт, полімери, слюдяні матеріали;

- машин, апаратів- папір, картон, лаки, компаунди, полімери;

- конденсатори різних видів- полімерні плівки, папір, оксиди, нітриди.

З практичної точки зору у кожному випадку вибору матеріалу електричної ізоляції слід аналізувати умови роботи та вибирати матеріал ізоляції відповідно до комплексу вимог. Для орієнтування доцільно поділити основні діелектричні матеріали на групи за умовами застосування.

1. Нагрівостійка електрична ізоляція.Це насамперед вироби із слюдяних матеріалів, деякі з яких здатні працювати до температури 700°С. Скло та матеріали на їх основі (склотканини, склослюдиніти). Органосилікатні та металофосфатні покриття. Керамічні матеріали, зокрема, нітрид бору. Композиції із кремнійорганіки з термостійким сполучним. З полімерів високу нагрівостійкість мають поліімід, фторопласт.

2. Вологостійка електрична ізоляція.Ці матеріали повинні бути гідрофобні (незмочування водою) та негігроскопічні. Яскравим представником цього класу є фторопласт. В принципі, можлива гідрофобізація шляхом створення захисних покриттів.

3. Радіаційно-стійка ізоляція.Це насамперед неорганічні плівки, кераміка, склотекстоліт, слюдинітові матеріали, деякі види полімерів (полііміди, поліетилен).

4. Тропистійка ізоляція.Матеріал повинен бути гідрофобним, щоб працювати в умовах високої вологості та температури. Крім того, він має бути стійким проти цвілевих грибків. Найкращі матеріали: фторопласт, деякі інші полімери, найгірші – папір, картон.

5. Морозостійка ізоляція.Ця вимога характерна, переважно для гум, т.к. при зниженні температури всі гуми втрачають еластичність. Найбільш морозостійка кремнійорганічна гума з фенільними групами (до -90 ° С).

6. Ізоляція до роботи у вакуумі (космос, вакуумні прилади).Для цих умов необхідно використовувати вакуумно-щільні матеріали. Придатні деякі спеціально приготовлені керамічні матеріали, малопридатні полімери.

Електротехнічний картон використовується як діелектричні дистанційні прокладки, шайби, розпірки, як ізоляція магнітопроводів, пазова ізоляція обертових машин і т.п. Картон, як правило, використовується після просочення трансформаторним маслом. Електрична міцність просоченого картону сягає 40-50 кВ/мм. Оскільки вона вища за міцність трансформаторної олії, для збільшення електричної міцності трансформаторів найчастіше влаштовують у середовищі олії спеціальні бар'єри з картону. Маслобар'єрна ізоляція має міцність Е=300-400 кВ/см. Недоліком картону є гігроскопічність, в результаті попадання вологи зменшується механічна міцність і різко зменшується електрична міцність (у 4 і більше разів).

Останнім часом бурхливо розвивається виробництво ізоляторів для ПЛ на основі кремнійорганічної гуми. Цей матеріал відноситься до каучуків, основна властивість яких – еластичність. Це дозволяє виготовляти з каучуків не лише ізолятори, а й гнучкі кабелі. В енергетиці використовуються різні типи каучуків: натуральні каучуки, бутадієнові, бутадієн-стирольні, етиленпропіленові та кремнійорганічні.

Електротехнічна порцелянає штучним мінералом, утвореним із глинистих мінералів, польового шпату та кварцу в результаті термообробки за керамічною технологією. До найбільш цінних його властивостей відноситься висока стійкість до атмосферних впливів, позитивних і негативних температур, до впливу хімічних реагентів, високі механічна та електрична міцність, дешевизна вихідних компонентів. Це визначило широке застосування фарфору для ізоляторів.

Електротехнічне склояк матеріал для ізоляторів має деякі переваги перед фарфором. Зокрема, у нього більш стабільна сировинна база, простіше технологія, яка припускає велику автоматизацію, можливість візуального контролю несправних ізоляторів.

Слюдає основою великої групи електроізоляційних виробів. Головна перевага слюди - висока термостійкість поряд із досить високими електроізоляційними характеристиками. Слюда є природним мінералом складного складу. В електротехніці використовують два види слюд: мусковіт КАl 2 (АlSi 3 Про 10)(ОН) 2 і флогопіт КMg 3 (АlSi 3 Про 10 (ОН) 2 . Високі електроізоляційні характеристики слюди зобов'язані її незвичайній будові, а саме - шаруватості. можна розщеплювати на плоскі пластинки аж до субмікронних розмірів руйнують напруги при відриві одного шару від іншого шару становлять приблизно 0.1 МПа, тоді як при розтягуванні вздовж шару - 200-300 МПа. високий питомий опір, більше 10 12 Ом·м;досить високу електричну міцність, більше 100 кВ/мм;термостійкість, температура плавлення понад 1200°С.

Слюда використовується як електрична ізоляція, як у вигляді щипаних тонких пластинок, в т.ч. склеєних між собою (міканіти), і у вигляді слюдяних паперів, зокрема. просочених різними сполучними (слюдініти або слюдопласти). Слюдяний папір проводиться за технологією, близькою до технології звичайного паперу. Слюду подрібнюють, готують пульпу, на паперових машинах розкочують аркуші паперу.

Міканіти мають кращі механічні характеристики і вологостійкість, але вони дорожчі і менш технологічні. Застосування - пазова та виткова ізоляція електричних машин.

Слюдініти - листові матеріали, виготовлені із слюдяного паперу на основі мусковіту. Іноді їх комбінують з підкладкою зі склотканини (склослюдиніт), або полімерної плівки (пленкослюдиніт). Папери, просочені лаком, або іншим сполучним, мають кращі механічні та електрофізичні характеристики, ніж непросочені папери, але їх термостійкість зазвичай нижче, т.к. вона визначається властивостями просочуючого сполучного.

Слюдопласти - листові матеріали, виготовлені із слюдяного паперу на основі флогопиту та просочені сполучними. Як і слюдініти, вони також комбінуються з іншими матеріалами. У порівнянні зі слюдинітами вони мають дещо гірші електрофізичні характеристики, але мають меншу вартість. Застосування слюдінітів та слюдопластів – ізоляція електричних машин, нагрівальна стійка ізоляція електричних приладів.

Найбільше застосування газів в енергетиці має повітря. Це пов'язано з дешевизною, загальнодоступністю повітря, простотою створення, обслуговування та ремонту повітряних електроізоляційних систем, можливістю візуального контролю. Об'єкти, в яких застосовується повітря як електрична ізоляція - лінії електропередач, відкриті розподільні пристрої, повітряні вимикачі тощо.

З електронегативних газів із високою електричною міцністю найбільше застосування знайшов елегаз SF6.. Свою назву він одержав від скорочення "електричний газ". Унікальні властивості елегазу було відкрито у Росії, його застосування також розпочалося у Росії. У 30-х роках відомий вчений Б.М. Гохберг досліджував електричні властивості низки газів і звернув увагу деякі властивості шестифтористої сірки SF6. Електрична міцність при атмосферному тиску та зазорі 1 см становить Е=89 кВ/см. Молекулярна маса становить 146, характерним є великий коефіцієнт теплового розширення і висока щільність. Це важливо задля енергетичних установок, у яких проводиться охолодження будь-яких частин устрою, т.к. при великому коефіцієнті теплового розширення легко утворюється конвективний потік, що забирає тепло. З теплофізичних властивостей: температура плавлення = -50 ° С при 2 атм, температура кипіння (ліхтаря) = -63 ° С, що означає можливість застосування при низьких температурах.

З інших корисних властивостейвідзначимо наступні: хімічна інертність, нетоксичність, негорючість, термостійкість (до 800 ° С), вибухобезпечність, слабке розкладання в розрядах, низька температура зрідження. Без домішок елегаз абсолютно нешкідливий для людини. Однак продукти розкладання елегазу внаслідок дії розрядів (наприклад, у розряднику або вимикачі) токсичні та хімічно активні. Комплекс властивостей елегаза забезпечив досить широке використання елегазової ізоляції. У пристроях елегаз зазвичай використовується під тиском кілька атмосфер для більшої компактності енергоустановок, т.к. електрична міцність збільшується зі зростанням тиску. На основі елегазової ізоляції створено та експлуатується ряд електропристроїв, з них кабелі, конденсатори, вимикачі, компактні ЗРУ (закриті розподільні пристрої).

Найбільш поширений в енергетиці рідкий діелектрик – це трансформаторна олія.

Трансформаторна олія- очищена фракція нафти, що отримується при перегонці, кипляча при температурі від 300 ° С до 400 ° С. Залежно від походження нафти мають різні властивості і ці відмінні властивості вихідної сировини відбиваються на властивостях олії. Воно має складний вуглеводневий склад із середньою вагою молекул 220-340 а.о., і містить такі основні компоненти.

З споріднених трансформаторного масла за властивостями та застосуванням рідких діелектриків варто відзначити конденсаторні та кабельні масла.

Конденсаторні олії. Під цим терміном об'єднана група різних діелектриків, що застосовується для просочення паперово-масляної та паперово-плівкової ізоляції конденсаторів. Найбільш поширене конденсаторна оліяза ГОСТ 5775-68 виробляють із трансформаторної олії шляхом більш глибокого очищення. Відрізняється від звичайних масел більшою прозорістю, меншим значенням tg (більше, ніж у десять разів). Касторове маслорослинного походження, воно виходить з насіння рицини. Основна сфера використання - просочування паперових конденсаторів для роботи в імпульсних умовах.
Щільність касторової олії 0,95-0,97 т/м3, температура застигання від -10 ° С до -18 ° С. Його діелектрична проникність при 20 ° С становить 4,0 - 4,5, а при 90 ° С -  = 3,5 – 4,0; tg  при 20° С дорівнює 0,01-0,03, а при 100° С tg  = 0,2- 0,8; Епр при 20° З дорівнює 15-20 МВ/м. Касторове масло не розчиняється в бензині, але розчиняється в етиловому спирті. На відміну від нафтових олій рицинова не викликає набухання звичайної гуми. Цей діелектрик відноситься до рідких слабко полярних діелектриків, його питомий опір за нормальних умов становить 108 - 1010 Oм·м.

Кабельні оліїпризначені для просочення паперової ізоляції силових кабелів. Основою їх також є нафтові олії. Від трансформаторної олії відрізняються підвищеною в'язкістю, збільшеною температурою спалаху та зменшеними діелектричними втратами. З марок масел відзначимо МН-4 (малов'язке, для заповнення кабелів низького тиску), С-220 (високов'язке для заповнення кабелів високого тиску), КМ-25 (найбільш в'язке).

Другий тип рідких діелектриків - важкогорючі та негорючі рідини. Рідких діелектриків із такими властивостями досить багато. Найбільшого поширення в енергетиці та електротехніці набули хлордифеніли. У зарубіжній літературі вони називаються хлорбіфенілами. Це речовини, що мають у своєму складі подвійне бензольне кільце, т.зв. ді(бі)фенільне кільце та приєднані до нього один або кілька атомів хлору. У Росії її застосовують діелектрики цієї групи як сумішей, переважно суміші пентахлордифенила з трихлордифенилом. Комерційні назвидеяких із них - "совол", "совтол", "калорія-2".

Діелектричні матеріали класифікуються і за низкою внутрішньовидових ознак, що визначаються їх основними характеристиками: електричними, механічними, фізико-хімічними, тепловими.

4.2.1 До електричних характеристик діелектричних матеріалів відносяться:

Питома об'ємна електрична опір ρ, Ом*м або питома об'ємна провідність σ, См/м;

Питома поверхнева електрична опір ρ s , Ом, або питома поверхнева провідність σ s См;

Температурний коефіцієнт питомого електричного опору ТК ρ , С -1 ;

Діелектрична проникність ε;

Температурний коефіцієнт діелектричної проникності ТКε;

Тангенс кута діелектричних втрат δ;

Електрична міцність матеріалу Е пр, МВ/м.

4.2.2 Теплові характеристики визначають термічні властивості діелектриків.

До теплових характеристик відносяться:

Теплоємність;

Температура плавлення;

Температура розм'якшення;

Температура краплепадіння;

Теплостійкість;

Нагрівостійкість;

Холодностійкість – здатність діелектриків протистояти низьким температурам, зберігаючи електроізоляційні властивості;

Тропікостійкість – стійкість діелектриків до комплексу зовнішніх впливів за умов тропічного клімату (різкий перепад температур, висока вологість, сонячна радіація);

Термоелатичність;

Температура спалаху парів електроізоляційних рідин.

Нагрівостійкість – одна з найважливіших параметрів діелектриків. Відповідно до ГОСТ 21515-76 нагрівостійкість - це здатність діелектрика довго витримувати вплив підвищеної температури протягом часу, порівнянного з терміном нормальної експлуатації, без неприпустимого погіршення його властивостей.

Класи нагрівальностійкості. Усього сім. Характеризуються температурним індексом ТІ. Це температура, коли він термін служби матеріалу становить 20 тис. годин.

4.2.3 Вологісні властивості діелектриків

Вологостійкість - це надійність експлуатації ізоляції при знаходженні її в атмосфері водяної пари близької до насичення. Вологостійкість оцінюють зі зміни електричних, механічних та інших фізичних властивостей після знаходження матеріалу в атмосфері з підвищеною та високою вологістю; по волого- та водопроникності; по волого- та водопоглинальності.

Влагопроникність – здатність матеріалу пропускати пари вологи за наявності різниці відносних вологостей повітря з обох боків матеріалу.

Вологопоглинання – здатність матеріалу сорбувати воду при тривалому знаходженні у вологій атмосфері, близькій до стану насичення.

Водопоглинання - здатність матеріалу сорбувати воду при тривалому зануренні його у воду.

Тропікостійкість та тропікалізація обладнання – захист електрообладнання від вологи, цвілі, гризунів.

4.2.4 Механічні властивості діелектриків визначають такі характеристики:

Руйнівна напруга при статичному розтягуванні;

Руйнівна напруга при статичному стисканні;

Руйнівна напруга при статичному вигині;

твердість;

Ударна в'язкість;

Опір розколювання;

стійкість до надриву (для гнучких матеріалів);

Гнучкість за кількістю подвійних перегинів;

Пластоеластичні властивості.

Механічні характеристики діелектриків визначають відповідні ГОСТи.

4.2.5 Фізико-хімічні характеристики:

Кислотне число, що визначає кількість вільних кислот у діелектриці, що погіршують діелектричні властивості рідких діелектриків, компаундів та лаків;

Кінематична та умовна в'язкість;

Водопоглинання;

Водостійкість;

Вологостійкість;

Дугостійкість;

Трекінгстійкість;

Радіаційна стійкість та ін.

Всі рідкі та тверді речовиниза характером дії на них електростатичного поля діляться на провідники, напівпровідники та діелектрики.

Діелектрики (ізолятори)- Речовини, які погано проводять або зовсім не проводять електричний струм. До діелектриків відносять повітря, деякі гази, скло, пластмаси, різні смоли, багато видів гуми.

Якщо помістити в електричне поленейтральні тіла з таких матеріалів, як скло, ебоніт, можна спостерігати їхнє тяжіння як до позитивно заряджених, так і до негативно заряджених тіл, але значно слабше. Однак при поділі таких тіл в електричному полі їх частини виявляються нейтральними, як і тіло в цілому.

Отже, у таких тілах немає вільних електрично заряджених частинок,здатних переміщатися у тілі під впливом зовнішнього електричного поля. Речовини, що не містять вільних електрично заряджених частинок, називають діелектриками чи ізоляторами.

Притягнення незаряджених тіл з діелектриків до заряджених тіл пояснюється їхньою здатністю до поляризації.

Поляризація– явище усунення пов'язаних електричних зарядів усередині атомів, молекул чи всередині кристалів під впливом зовнішнього електричного поля. Найпростіший приклад поляризації- Дія зовнішнього електричного поля на нейтральний атом. У зовнішньому електричному полі сила, що діє на негативно заряджену оболонку, спрямована протилежно до сили, яка діє на позитивне ядро. Під дією цих сил електронна оболонка дещо зміщується щодо ядра та деформується. Атом залишається загалом нейтральним, але центри позитивного і негативного заряду у ньому не збігаються. Такий атом можна як систему з двох рівних по модулю точкових зарядів протилежного знака, яку називають диполем.

Якщо помістити пластину з діелектрика між двома металевими пластинами з зарядами протилежного знака, всі диполі в діелектриці під дією зовнішнього електричного поля виявляються позитивними зарядами до негативної пластини і негативними зарядами до позитивно зарядженої пластини. Пластина діелектрика залишається в цілому нейтральною,та її поверхні вкриті протилежними за знаком пов'язаними зарядами.

В електричному полі поляризаційні заряди на поверхні діелектрика створюють електричне поле, яке протилежно спрямоване зовнішньому електричному полю. Внаслідок цього напруженість електричного поля в діелектриці зменшується, але не стає рівною нулю.

Відношення модуля напруженості E 0 електричного поля у вакуумі до модуля напруженості Е електричного поля в однорідному діелектрику називається діелектричною проникністю речовини:

? = Е 0 / Е

При взаємодії двох точкових електричних зарядів у середовищі з діелектричною проникністю в результаті зменшення напруженості поля в раз кулонівська сила також убуває в раз:

F е = k (q 1 · q 2 / ɛr 2)

Діелектрики здатні послаблювати зовнішнє електричне поле. Це їхня властивість застосовується в конденсаторах.

Конденсатори– це електричні прилади накопичення електричних зарядів. Найпростіший конденсатор і двох паралельних металевих пластин, розділеним шаром діелектрика. При повідомленні пластин рівних за модулем і протилежних за знаком зарядів +q та –qміж пластинами створюється електричне поле із напруженістю Е. Поза пластинами дія електричних полів, спрямована протилежно заряджених пластин, взаємно компенсується, напруженість поля дорівнює нулю. Напруга Uміж пластинами прямо пропорційно заряду на одній пластині, тому відношення заряду qдо напруги U

C = q/U

є для конденсатора величиною постійною за будь-яких значень заряду q.Це відношення Зназивається електроємністю конденсатора.

Залишились питання? Чи не знаєте, що таке діелектрики?
Щоб отримати допомогу репетитора – зареєструйтесь.
Перший урок – безкоштовно!

сайт, при повному або частковому копіюванні матеріалу посилання на першоджерело обов'язкове.