Përçueshmëria elektrike e dielektrikëve është një karakteristikë e rëndësishme fizike. Informacioni rreth tij ju lejon të identifikoni fushat e aplikimit të materialeve.
Kushtet
Sipas përçueshmërisë së rrymës elektrike, substancat ndahen në grupe:
- dielektrikë;
- gjysmëpërçues;
- dirigjentë.
Metalet janë përcjellës të shkëlqyer të rrymës - përçueshmëria e tyre elektrike arrin 106-108 (Ohm m)-1.
Dhe materialet dielektrike nuk janë të afta të përçojnë energjinë elektrike, kështu që ato përdoren si izolues. Ata nuk kanë bartës të ngarkesës falas, ndryshojnë në strukturën dipole të molekulave.
Gjysmëpërçuesit janë materiale të ngurta me vlera të ndërmjetme përçueshmërie.
Klasifikimi
Të gjitha materialet dielektrike ndahen në lloje polare dhe jopolare. Në izolatorët polare, qendrat e ngarkesave pozitive dhe negative janë jashtë qendrës. Molekulat e substancave të tilla janë të ngjashme në parametrat e tyre elektrikë me një dipol të ngurtë, i cili ka momentin e tij dipol. Uji mund të përdoret si dielektrikë polare.amoniak, klorur hidrogjeni.
Dielektrikët jopolare dallohen nga koincidenca e qendrave të ngarkesave pozitive dhe negative. Ato janë të ngjashme në karakteristikat elektrike me një dipol elastik. Shembuj të izolatorëve të tillë janë hidrogjeni, oksigjeni, tetrakloruri i karbonit.
Përçueshmëri elektrike
Përçueshmëria elektrike e dielektrikëve shpjegohet me praninë e një numri të vogël elektronesh të lira në molekulat e tyre. Me zhvendosjen e ngarkesave brenda substancës për një periudhë të caktuar kohore, vërehet një vendosje graduale e një pozicioni ekuilibri, i cili është shkaku i shfaqjes së një rryme. Përçueshmëria elektrike e dielektrikëve ekziston në momentin e fikjes dhe ndezjes së tensionit. Mostrat teknike të izolatorëve kanë numrin maksimal të ngarkesave falas, prandaj, në to shfaqen rryma të parëndësishme.
Përçueshmëria elektrike e dielektrikëve në rastin e një vlere të tensionit konstant llogaritet nga rryma e përçuar. Ky proces përfshin çlirimin dhe neutralizimin e ngarkesave ekzistuese në elektroda. Në rastin e tensionit të alternuar, vlera e përçueshmërisë aktive ndikohet jo vetëm nga rryma e kalimit, por edhe nga përbërësit aktivë të rrymave të polarizimit.
Vetitë elektrike të dielektrikëve varen nga dendësia e rrymës, rezistenca e materialit.
Dielektrikë të ngurtë
Përçueshmëria elektrike e dielektrikëve të ngurtë ndahet në masë dhe sipërfaqe. Për të krahasuar këto parametra për materiale të ndryshme, përdoren vlerat e vëllimit specifik dhe specifik të sipërfaqes.rezistencë.
Përçueshmëria e plotë është shuma e këtyre dy vlerave, vlera e saj varet nga lagështia e mjedisit dhe temperatura e ambientit. Në rastin e funksionimit të vazhdueshëm nën tension, ka një rënie të rrymës që kalon nëpër izolatorë të lëngshëm dhe të ngurtë.
Dhe në rastin e një rritje të rrymës pas një periudhe të caktuar kohore, mund të flasim për faktin se proceset e pakthyeshme do të ndodhin brenda substancës, duke çuar në shkatërrim (prishje të dielektrikut).
Veçoritë e gjendjes së gaztë
Dielektrikët e gaztë kanë përçueshmëri elektrike të papërfillshme nëse forca e fushës merr vlera minimale. Shfaqja e një rryme në substanca të gazta është e mundur vetëm në ato raste kur ato përmbajnë elektrone të lirë ose jone të ngarkuar.
Dielektrikët e gaztë janë izolues me cilësi të lartë, prandaj ato përdoren në elektronikën moderne në vëllime të mëdha. Jonizimi në substanca të tilla shkaktohet nga faktorë të jashtëm.
Për shkak të përplasjeve të joneve të gazit, si dhe nën ekspozimin termik, ekspozimin ndaj ultravjollcës ose rrezeve X, vërehet edhe procesi i formimit të molekulave neutrale (rikombinimi). Falë këtij procesi, rritja e numrit të joneve në gaz është e kufizuar, një përqendrim i caktuar i grimcave të ngarkuara krijohet në një periudhë të shkurtër kohore pas ekspozimit ndaj një burimi të jashtëm jonizimi.
Në procesin e rritjes së tensionit të aplikuar në gaz, lëvizja e joneve në elektroda rritet. Ata nuk janë tëkanë kohë të rikombinohen, kështu që ato shkarkohen në elektroda. Me një rritje të mëvonshme të tensionit, rryma nuk rritet, ajo quhet rrymë e ngopjes.
Duke marrë parasysh dielektrikët jopolare, vërejmë se ajri është një izolues i përsosur.
Dielektrikë të lëngët
Përçueshmëria elektrike e dielektrikëve të lëngët shpjegohet me veçoritë e strukturës së molekulave të lëngëta. Tretësit jopolarë përmbajnë papastërti të disociuara, duke përfshirë lagështinë. Në molekulat polare, përçueshmëria e rrymës elektrike shpjegohet gjithashtu nga procesi i shpërbërjes në jonet e vetë lëngut.
Në këtë gjendje grumbullimi, rryma shkaktohet gjithashtu nga lëvizja e grimcave koloidale. Për shkak të pamundësisë për të hequr plotësisht papastërtitë nga një dielektrik i tillë, lindin probleme në marrjen e lëngjeve me përçueshmëri të ulët të rrymës.
Të gjitha llojet e izolimit përfshijnë kërkimin e opsioneve për të zvogëluar përçueshmërinë specifike të dielektrikëve. Për shembull, papastërtitë hiqen, treguesi i temperaturës rregullohet. Një rritje e temperaturës shkakton një ulje të viskozitetit, një rritje të lëvizshmërisë së joneve dhe një rritje të shkallës së disociimit termik. Këta faktorë ndikojnë në përçueshmërinë e materialeve dielektrike.
Përçueshmëria elektrike e trupave të ngurtë
Shpjegohet me lëvizjen jo vetëm të joneve të vetë izolatorit, por edhe të grimcave të ngarkuara të papastërtive që gjenden brenda materialit të ngurtë. Ndërsa kalon nëpër izolatorin e ngurtë, ndodh një heqje e pjesshme e papastërtive, e cila gradualishtndikon në përçueshmëri. Duke marrë parasysh veçoritë strukturore të rrjetës kristalore, lëvizja e grimcave të ngarkuara është për shkak të luhatjeve në lëvizjen termike.
Në temperatura të ulëta lëvizin jonet e papastërtive pozitive dhe negative. Lloje të tilla izolimi janë tipike për substancat me strukturë kristalore molekulare dhe atomike.
Për kristalet anizotropike, vlera e përçueshmërisë specifike ndryshon në varësi të boshteve të tij. Për shembull, në kuarc në drejtimin paralel me boshtin kryesor, ai e tejkalon pozicionin pingul me 1000 herë.
Në dielektrikët porozë të ngurtë, ku praktikisht nuk ka lagështi, një rritje e lehtë e rezistencës elektrike çon në një rritje të rezistencës së tyre elektrike. Substancat që përmbajnë papastërti të tretshme në ujë tregojnë një rënie të ndjeshme të rezistencës së vëllimit për shkak të ndryshimeve në lagështinë.
Polarizimi i dielektrikëve
Ky fenomen shoqërohet me një ndryshim në pozicionin e grimcave të izolatorit në hapësirë, gjë që çon në marrjen e njëfarë momenti elektrik (të induktuar) nga çdo vëllim makroskopik i dielektrikut.
Ka një polarizim që ndodh nën ndikimin e një fushe të jashtme. Ata gjithashtu dallojnë një version spontan të polarizimit që shfaqet edhe në mungesë të një fushe të jashtme.
Leja relative karakterizohet nga:
- kapaciteti i një kondensatori me këtë dielektrik;
- magnituda e tij në vakum.
Ky proces shoqërohet me shfaqjen esipërfaqja e dielektrikut të ngarkesave të lidhura, të cilat reduktojnë sasinë e tensionit brenda substancës.
Në rastin e mungesës së plotë të një fushe të jashtme, një element i veçantë i vëllimit dielektrik nuk ka një moment elektrik, pasi shuma e të gjitha ngarkesave është zero dhe ka një koincidencë të ngarkesave negative dhe pozitive në hapësirë.
Opsionet e polarizimit
Gjatë polarizimit të elektroneve, ndodh një zhvendosje nën ndikimin e një fushe të jashtme të predhave elektronike të atomit. Në variantin jonik, vërehet një zhvendosje e vendeve të rrjetës. Polarizimi i dipolit karakterizohet nga humbje për të kapërcyer fërkimin e brendshëm dhe forcat e lidhjes. Versioni strukturor i polarizimit konsiderohet si procesi më i ngadalshëm, ai karakterizohet nga orientimi i papastërtive makroskopike johomogjene.
Përfundim
Materialet izoluese elektrike janë substanca që ju lejojnë të merrni izolim të besueshëm të disa përbërësve të pajisjeve elektrike nën potenciale të caktuara elektrike. Krahasuar me përçuesit aktualë, shumë izolues kanë një rezistencë elektrike dukshëm më të lartë. Ata janë në gjendje të krijojnë fusha të forta elektrike dhe të grumbullojnë energji shtesë. Është kjo veti e izolatorëve që përdoret në kondensatorët modernë.
Në varësi të përbërjes kimike, ato ndahen në materiale natyrore dhe sintetike. Grupi i dytë është më i shumti, prandaj janë këta izolues që përdoren në një sërë pajisjesh elektrike.
Në varësi të karakteristikave teknologjike, struktura, përbërja, filmi, qeramika, dylli, izoluesit mineral janë të izoluar.
Kur arrihet tensioni i prishjes, vërehet një avari, që çon në një rritje të mprehtë të madhësisë së rrymës elektrike. Ndër veçoritë karakteristike të një fenomeni të tillë, mund të veçohet një varësi e lehtë e forcës nga stresi dhe temperatura, trashësia.
