Τι είναι η διηλεκτρική σταθερά

Κάθε ουσία ή σώμα που μας περιβάλλει έχει ορισμένες ηλεκτρικές ιδιότητες. Αυτό οφείλεται στη μοριακή και ατομική δομή: την παρουσία φορτισμένων σωματιδίων σε μια αμοιβαία δεσμευμένη ή ελεύθερη κατάσταση.

Όταν δεν δρα κανένα εξωτερικό ηλεκτρικό πεδίο στην ουσία, αυτά τα σωματίδια κατανέμονται με τέτοιο τρόπο ώστε να ισορροπούν μεταξύ τους και να μην δημιουργούν πρόσθετο ηλεκτρικό πεδίο σε ολόκληρο τον συνολικό όγκο. Στην περίπτωση εξωτερικής εφαρμογής ηλεκτρικής ενέργειας μέσα στα μόρια και τα άτομα, συμβαίνει μια ανακατανομή των φορτίων, η οποία οδηγεί στη δημιουργία του δικού του εσωτερικού ηλεκτρικού πεδίου που στρέφεται ενάντια στο εξωτερικό.

Εάν το διάνυσμα του εφαρμοζόμενου εξωτερικού πεδίου συμβολίζεται ως «E0», και το εσωτερικό «E», τότε το συνολικό πεδίο «E» θα είναι το άθροισμα της ενέργειας αυτών των δύο μεγεθών.

Στον ηλεκτρισμό, συνηθίζεται να χωρίζονται οι ουσίες σε:

• καλώδια?

• διηλεκτρικά.

Αυτή η ταξινόμηση υπάρχει εδώ και πολύ καιρό, αν και είναι αρκετά αυθαίρετη, αφού πολλά σώματα έχουν διαφορετικές ή συνδυασμένες ιδιότητες.

Μαέστροι

Ως αγωγοί χρησιμοποιούνται μεταφορείς που έχουν δωρεάν χρεώσεις.Τις περισσότερες φορές, τα μέταλλα λειτουργούν ως αγωγοί, καθώς στη δομή τους υπάρχουν πάντα ελεύθερα ηλεκτρόνια, τα οποία μπορούν να κινούνται σε όλο τον όγκο της ουσίας και ταυτόχρονα συμμετέχουν σε θερμικές διεργασίες.

Όταν ένας αγωγός απομονωθεί από τη δράση εξωτερικών ηλεκτρικών πεδίων, τότε δημιουργείται σε αυτόν ισορροπία θετικών και αρνητικών φορτίων από πλέγματα ιόντων και ελεύθερα ηλεκτρόνια. Αυτή η ισορροπία καταστρέφεται αμέσως όταν ένας αγωγός σε ένα ηλεκτρικό πεδίο — λόγω της ενέργειας με την οποία ξεκινά η ανακατανομή των φορτισμένων σωματιδίων και στην εξωτερική επιφάνεια εμφανίζονται μη ισορροπημένα φορτία με θετικές και αρνητικές τιμές.

Αυτό το φαινόμενο συνήθως ονομάζεται ηλεκτροστατική επαγωγή... Τα φορτία που φορτίζει στην επιφάνεια των μετάλλων ονομάζονται φορτία επαγωγής.

Τα επαγωγικά φορτία που σχηματίζονται στον αγωγό σχηματίζουν ένα αυτοπεδίο Ε', το οποίο αντισταθμίζει την επίδραση του εξωτερικού Ε0 μέσα στον αγωγό. Επομένως, η τιμή του συνολικού, ολικού ηλεκτροστατικού πεδίου είναι αντισταθμισμένη και ίση με 0. Στην περίπτωση αυτή, τα δυναμικά όλων των σημείων τόσο εντός όσο και εκτός είναι τα ίδια.

Το συμπέρασμα που προκύπτει δείχνει ότι μέσα στον αγωγό, ακόμη και με συνδεδεμένο εξωτερικό πεδίο, δεν υπάρχει διαφορά δυναμικού και ηλεκτροστατικά πεδία. Αυτό το γεγονός χρησιμοποιείται στη θωράκιση — την εφαρμογή μιας μεθόδου ηλεκτροστατικής προστασίας ανθρώπων και ηλεκτρικού εξοπλισμού ευαίσθητου σε επαγόμενα πεδία, ιδίως οργάνων μέτρησης ακριβείας και τεχνολογίας μικροεπεξεργαστή.

Τα θωρακισμένα ρούχα και υποδήματα από υφάσματα με αγώγιμα νήματα, συμπεριλαμβανομένων των καπέλων, χρησιμοποιούνται στον ηλεκτρισμό για την προστασία του προσωπικού που εργάζεται σε συνθήκες αυξημένης τάσης που δημιουργείται από εξοπλισμό υψηλής τάσης.

Διηλεκτρικά

Αυτό είναι το όνομα των ουσιών που έχουν μονωτικές ιδιότητες. Περιέχουν μόνο διασυνδεδεμένες χρεώσεις, όχι δωρεάν. Όλα έχουν θετικά και αρνητικά σωματίδια συνδεδεμένα σε ένα ουδέτερο άτομο, που στερείται ελευθερίας κίνησης. Κατανέμονται μέσα στο διηλεκτρικό και δεν κινούνται υπό τη δράση του εφαρμοζόμενου εξωτερικού πεδίου Ε0.

Ωστόσο, η ενέργειά του εξακολουθεί να προκαλεί ορισμένες αλλαγές στη δομή της ουσίας - μέσα στα άτομα και τα μόρια, η αναλογία θετικών και αρνητικών σωματιδίων αλλάζει και στην επιφάνεια της ουσίας εμφανίζονται υπερβολικά, μη ισορροπημένα φορτία, σχηματίζοντας ένα εσωτερικό ηλεκτρικό πεδίο Ε'. Κατευθύνεται ενάντια στην τάση που εφαρμόζεται από έξω.

Αυτό το φαινόμενο ονομάζεται διηλεκτρική πόλωση... Χαρακτηρίζεται από το γεγονός ότι ένα ηλεκτρικό πεδίο Ε εμφανίζεται μέσα στην ουσία, που σχηματίζεται από τη δράση της εξωτερικής ενέργειας Ε0, αλλά εξασθενεί από την αντίθεση του εσωτερικού Ε '.

Τύποι πόλωσης

Είναι δύο τύπων μέσα στα διηλεκτρικά:

1. προσανατολισμός.

2. ηλεκτρονικά.

Ο πρώτος τύπος έχει το πρόσθετο όνομα της πόλωσης διπόλου. Είναι εγγενές στα διηλεκτρικά με μετατοπισμένα κέντρα σε αρνητικά και θετικά φορτία, τα οποία σχηματίζουν μόρια μικροσκοπικών διπόλων - ένα ουδέτερο σύνολο δύο φορτίων. Αυτό είναι χαρακτηριστικό του νερού, του διοξειδίου του αζώτου, του υδρόθειου.

Χωρίς τη δράση ενός εξωτερικού ηλεκτρικού πεδίου, τα μοριακά δίπολα τέτοιων ουσιών προσανατολίζονται με χαοτικό τρόπο υπό την επίδραση διεργασιών στη θερμοκρασία λειτουργίας. Ταυτόχρονα, δεν υπάρχει ηλεκτρικό φορτίο σε κανένα σημείο του εσωτερικού όγκου και στην εξωτερική επιφάνεια του διηλεκτρικού.

Αυτή η εικόνα αλλάζει υπό την επίδραση της εξωτερικά εφαρμοζόμενης ενέργειας, όταν τα δίπολα αλλάζουν ελαφρώς τον προσανατολισμό τους και εμφανίζονται στην επιφάνεια περιοχές μη αντισταθμισμένων μακροσκοπικών δεσμευμένων φορτίων, σχηματίζοντας ένα πεδίο Ε' με κατεύθυνση αντίθετη από την εφαρμοζόμενη Ε0.

Με μια τέτοια πόλωση, η θερμοκρασία έχει μεγάλη επίδραση στις διαδικασίες, προκαλώντας θερμική κίνηση και δημιουργώντας παράγοντες αποπροσανατολισμού.

Ηλεκτρονική πόλωση, ελαστικός μηχανισμός

Εκδηλώνεται σε μη πολικά διηλεκτρικά — υλικά διαφορετικού τύπου με μόρια χωρίς διπολική ροπή, τα οποία, υπό την επίδραση ενός εξωτερικού πεδίου, παραμορφώνονται έτσι ώστε τα θετικά φορτία να προσανατολίζονται προς την κατεύθυνση του διανύσματος Ε0, και τα αρνητικά φορτία προσανατολίζονται προς την αντίθετη κατεύθυνση.

Ως αποτέλεσμα, κάθε ένα από τα μόρια λειτουργεί ως ηλεκτρικό δίπολο προσανατολισμένο κατά μήκος του άξονα του εφαρμοζόμενου πεδίου. Με αυτόν τον τρόπο δημιουργούν στην εξωτερική επιφάνεια το πεδίο τους Ε' με αντίθετη φορά.

Σε τέτοιες ουσίες, η παραμόρφωση των μορίων και επομένως η πόλωση λόγω της δράσης ενός εξωτερικού πεδίου δεν εξαρτάται από την κίνησή τους υπό την επίδραση της θερμοκρασίας. Το μεθάνιο CH4 μπορεί να αναφερθεί ως παράδειγμα μη πολικού διηλεκτρικού.

Η αριθμητική τιμή του εσωτερικού πεδίου των δύο τύπων διηλεκτρικών αρχικά αλλάζει σε μέγεθος σε ευθεία αναλογία με την αύξηση του εξωτερικού πεδίου και στη συνέχεια, όταν επιτευχθεί ο κορεσμός, εμφανίζονται μη γραμμικά φαινόμενα. Προκύπτουν όταν όλα τα μοριακά δίπολα είναι διατεταγμένα κατά μήκος των γραμμών δύναμης των πολικών διηλεκτρικών ή έχουν συμβεί αλλαγές στη δομή της μη πολικής ύλης, λόγω της ισχυρής παραμόρφωσης των ατόμων και των μορίων από μεγάλη ενέργεια που εφαρμόζεται από το εξωτερικό.

Στην πράξη, τέτοιες περιπτώσεις είναι σπάνιες — συνήθως η αστοχία ή η αστοχία της μόνωσης συμβαίνει νωρίτερα.

Η διηλεκτρική σταθερά

Μεταξύ των μονωτικών υλικών, σημαντικό ρόλο παίζουν τα ηλεκτρικά χαρακτηριστικά και δείκτες όπως η διηλεκτρική σταθερά... Μπορεί να μετρηθεί με δύο διαφορετικά χαρακτηριστικά:

1. απόλυτη τιμή.

2. σχετική αξία.

Ο όρος απόλυτη διηλεκτρική σταθερά ουσίες εa χρησιμοποιείται όταν αναφερόμαστε στη μαθηματική σημειογραφία του νόμου του Coulomb. Με τη μορφή του συντελεστή εα, συνδέει τα διανύσματα της επαγωγής D και της έντασης Ε.

Ας θυμηθούμε ότι ο Γάλλος φυσικός Charles de Coulomb, χρησιμοποιώντας τη δική του ισορροπία στρέψης, ερεύνησε τους νόμους των ηλεκτρικών και μαγνητικών δυνάμεων μεταξύ μικρών φορτισμένων σωμάτων.

Ο προσδιορισμός της σχετικής διαπερατότητας ενός μέσου χρησιμοποιείται για τον χαρακτηρισμό των μονωτικών ιδιοτήτων μιας ουσίας. Υπολογίζει τον λόγο της δύναμης αλληλεπίδρασης μεταξύ δύο σημειακών φορτίων κάτω από δύο διαφορετικές συνθήκες: στο κενό και σε περιβάλλον εργασίας. Στην περίπτωση αυτή, οι δείκτες κενού λαμβάνονται ως 1 (εv = 1), ενώ για τις πραγματικές ουσίες είναι πάντα υψηλότεροι, εr> 1.

Η αριθμητική έκφραση εr εμφανίζεται ως αδιάστατη ποσότητα που εξηγείται από την επίδραση της πόλωσης στα διηλεκτρικά και χρησιμοποιείται για την αξιολόγηση των χαρακτηριστικών τους.

Διηλεκτρικές σταθερές τιμές μεμονωμένων μέσων (σε θερμοκρασία δωματίου)

Ουσία ε Ουσία ε Segnet άλας 6000 Διαμάντι 5.7 Ρουτίλιο (σε οπτικό άξονα) 170 Νερό 81 Πολυαιθυλένιο 2.3 Αιθανόλη 26.8 Πυρίτιο 12.0 Μίκα 6 Γυάλινο ποτήρι 5-16 Διοξείδιο του άνθρακα 1.0611009 Βενζίνη 1.061009 Βενζίνη. 2.322 Αέρας (760 mmHg) 1.00057