Dielektriķu elektriskā vadītspēja ir svarīgs fizikāls raksturlielums. Informācija par to ļauj noteikt materiālu pielietojuma jomas.
Noteikumi
Pēc elektriskās strāvas vadītspējas vielas iedala grupās:
- dielektriķi;
- pusvadītāji;
- diriģenti.
Metāli ir lieliski strāvas vadītāji - to elektriskā vadītspēja sasniedz 106-108 (Om m)-1.
Un dielektriskie materiāli nespēj vadīt elektrību, tāpēc tos izmanto kā izolatorus. Tiem nav brīvo lādiņnesēju, tie atšķiras ar molekulu dipolu struktūru.
Pusvadītāji ir cieti materiāli ar vidējām vadītspējas vērtībām.
Klasifikācija
Visus dielektriskos materiālus iedala polārajos un nepolārajos veidos. Polārajos izolatoros pozitīvo un negatīvo lādiņu centri atrodas ārpus centra. Šādu vielu molekulas pēc saviem elektriskajiem parametriem ir līdzīgas stingrajam dipolam, kuram ir savs dipola moments. Ūdeni var izmantot kā polāros dielektriķus.amonjaks, hlorūdeņradis.
Nepolārie dielektriķi izceļas ar pozitīvo un negatīvo lādiņu centru sakritību. Pēc elektriskajām īpašībām tie ir līdzīgi elastīgam dipolam. Šādu izolatoru piemēri ir ūdeņradis, skābeklis, oglekļa tetrahlorīds.
Elektrovadītspēja
Dielektriķu elektrovadītspēja ir izskaidrojama ar nelielu brīvo elektronu skaitu to molekulās. Ar lādiņu nobīdi vielas iekšienē noteiktā laika periodā tiek novērota pakāpeniska līdzsvara stāvokļa izveidošanās, kas ir iemesls strāvas parādīšanai. Dielektriķu elektrovadītspēja pastāv sprieguma izslēgšanas un ieslēgšanas brīdī. Izolatoru tehniskajiem paraugiem ir maksimālais brīvo lādiņu skaits, tāpēc tajos parādās nenozīmīgas caurplūdes strāvas.
Dielektriķu elektrovadītspēja nemainīgas sprieguma vērtības gadījumā tiek aprēķināta no caurejošās strāvas. Šis process ietver esošo elektrodu lādiņu atbrīvošanu un neitralizāciju. Maiņsprieguma gadījumā aktīvās vadītspējas vērtību ietekmē ne tikai caurejošā strāva, bet arī polarizācijas strāvu aktīvās sastāvdaļas.
Dielektriķu elektriskās īpašības ir atkarīgas no strāvas blīvuma, materiāla pretestības.
Cietie dielektriķi
Cieto dielektriķu elektrovadītspēja ir sadalīta tilpuma un virsmas. Lai salīdzinātu šos parametrus dažādiem materiāliem, tiek izmantotas tilpuma un virsmas specifiskās vērtības.pretestība.
Pilna vadītspēja ir šo divu vērtību summa, tās vērtība ir atkarīga no vides mitruma un apkārtējās vides temperatūras. Nepārtrauktas darbības zem sprieguma gadījumā samazinās caurejošā strāva, kas iet caur šķidriem un cietiem izolatoriem.
Un gadījumā, ja pēc noteikta laika palielinās strāva, mēs varam runāt par to, ka vielas iekšienē notiks neatgriezeniski procesi, kas novedīs pie iznīcināšanas (dielektriķa noārdīšanās).
Gāzveida stāvokļa pazīmes
Gāzveida dielektriķiem ir niecīga elektriskā vadītspēja, ja lauka intensitāte iegūst minimālās vērtības. Strāvas rašanās gāzveida vielās iespējama tikai tajos gadījumos, kad tās satur brīvus elektronus vai lādētus jonus.
Gāzveida dielektriķi ir kvalitatīvi izolatori, tāpēc tos izmanto mūsdienu elektronikā lielos apjomos. Jonizāciju šādās vielās izraisa ārēji faktori.
Sakarā ar gāzu jonu sadursmēm, kā arī zem termiskās iedarbības, ultravioleto vai rentgenstaru iedarbības, tiek novērots arī neitrālu molekulu veidošanās process (rekombinācija). Pateicoties šim procesam, jonu skaita pieaugums gāzē ir ierobežots, pēc ārēja jonizācijas avota iedarbības īsā laika periodā tiek izveidota noteikta uzlādēto daļiņu koncentrācija.
Gāzei pievadītā sprieguma palielināšanas procesā palielinās jonu kustība uz elektrodiem. Tie navir laiks rekombinēties, tāpēc tie tiek izlādēti pie elektrodiem. Ar sekojošu sprieguma pieaugumu strāva nepalielinās, to sauc par piesātinājuma strāvu.
Ņemot vērā nepolāros dielektriķus, mēs atzīmējam, ka gaiss ir ideāls izolators.
Šķidrie dielektriķi
Šķidro dielektriķu elektrovadītspēja skaidrojama ar šķidruma molekulu uzbūves īpatnībām. Nepolāri šķīdinātāji satur atdalītus piemaisījumus, tostarp mitrumu. Polārajās molekulās elektriskās strāvas vadītspēja ir izskaidrojama arī ar paša šķidruma sadalīšanās procesu jonos.
Šajā agregācijas stāvoklī strāvu izraisa arī koloidālo daļiņu kustība. Tā kā no šāda dielektriķa nav iespējams pilnībā noņemt piemaisījumus, rodas problēmas iegūt šķidrumus ar zemu strāvas vadītspēju.
Visu veidu izolācija ir saistīta ar iespēju meklēšanu, lai samazinātu dielektriķu īpatnējo vadītspēju. Piemēram, tiek noņemti piemaisījumi, tiek noregulēts temperatūras indikators. Temperatūras paaugstināšanās izraisa viskozitātes samazināšanos, jonu mobilitātes palielināšanos un termiskās disociācijas pakāpes palielināšanos. Šie faktori ietekmē dielektrisko materiālu vadītspēju.
Cietu vielu elektriskā vadītspēja
Tas izskaidrojams ar ne tikai paša izolatora jonu, bet arī cietā materiāla iekšpusē esošo piemaisījumu lādētu daļiņu kustību. Kad tas iziet cauri cietajam izolatoram, notiek daļēja piemaisījumu noņemšana, kas pakāpeniskiietekmē vadītspēju. Ņemot vērā kristāliskā režģa struktūras īpatnības, lādētu daļiņu kustība notiek termiskās kustības svārstību dēļ.
Zemā temperatūrā pārvietojas pozitīvo un negatīvo piemaisījumu joni. Šādi izolācijas veidi ir raksturīgi vielām ar molekulāro un atomu kristālisko struktūru.
Anizotropiem kristāliem īpatnējās vadītspējas vērtība mainās atkarībā no tā asīm. Piemēram, kvarcā virzienā, kas ir paralēls galvenajai asij, tas 1000 reizes pārsniedz perpendikulāro pozīciju.
Cietos porainos dielektriķos, kur praktiski nav mitruma, neliela elektriskās pretestības palielināšanās izraisa to elektriskās pretestības palielināšanos. Vielas, kas satur ūdenī šķīstošos piemaisījumus, uzrāda ievērojamu tilpuma pretestības samazināšanos mitruma izmaiņu dēļ.
Dielektriķu polarizācija
Šī parādība ir saistīta ar izolatora daļiņu stāvokļa izmaiņām telpā, kas noved pie tā, ka katrs dielektriķa makroskopiskais tilpums iegūst kādu elektrisku (inducētu) momentu.
Pastāv polarizācija, kas notiek ārējā lauka ietekmē. Viņi arī izšķir spontānu polarizācijas versiju, kas parādās pat tad, ja nav ārēja lauka.
Relatīvo caurlaidību raksturo:
- kondensatora kapacitāte ar šo dielektriķi;
- tā lielums vakuumā.
Šo procesu pavada parādīšanāssaistīto lādiņu dielektriķa virsma, kas samazina spriedzes apjomu vielas iekšienē.
Pilnīga ārējā lauka neesamības gadījumā atsevišķam dielektriskā tilpuma elementam nav elektriskā momenta, jo visu lādiņu summa ir nulle un ir negatīvo un pozitīvo lādiņu sakritība. atstarpe.
Polarizācijas iespējas
Elektronu polarizācijas laikā notiek nobīde atoma elektronu apvalku ārējā lauka ietekmē. Jonu variantā tiek novērota režģa vietu nobīde. Dipola polarizāciju raksturo zudumi iekšējās berzes un saistīšanas spēku pārvarēšanai. Polarizācijas strukturālā versija tiek uzskatīta par lēnāko procesu, to raksturo nehomogēnu makroskopisku piemaisījumu orientācija.
Secinājums
Elektroizolācijas materiāli ir vielas, kas ļauj iegūt drošu atsevišķu elektrisko iekārtu sastāvdaļu izolāciju pie noteiktiem elektriskiem potenciāliem. Salīdzinot ar strāvas vadītājiem, daudziem izolatoriem ir ievērojami lielāka elektriskā pretestība. Viņi spēj radīt spēcīgus elektriskos laukus un uzkrāt papildu enerģiju. Tieši šī izolatoru īpašība tiek izmantota mūsdienu kondensatoros.
Atkarībā no ķīmiskā sastāva tos iedala dabīgajos un sintētiskajos materiālos. Otrā grupa ir vislielākā, tāpēc tieši šie izolatori tiek izmantoti dažādās elektroierīcēs.
Atkarībā no tehnoloģiskajām īpašībām, struktūra, sastāvs, plēve, keramika, vasks, minerālizolatori tiek izolēti.
Kad tiek sasniegts pārrāvuma spriegums, tiek novērots sadalījums, kas izraisa strauju elektriskās strāvas stipruma pieaugumu. Starp šādas parādības raksturīgajām iezīmēm var izcelt nelielu stiprības atkarību no sprieguma un temperatūras, biezuma.
