Fenomeen soos diëlektriese vatbaarheid en permittiwiteit word nie net in fisika aangetref nie, maar ook in die alledaagse lewe. In hierdie verband is dit nodig om die betekenis van hierdie verskynsels in die wetenskap, hul invloed en toepassing in die alledaagse lewe te bepaal.
Bepaling van spanning
Intensiteit is 'n vektorhoeveelheid in fisika, wat bereken word uit die krag wat 'n enkele positiewe lading beïnvloed wat geplaas word by die punt van die veld wat bestudeer word. Nadat die diëlektrikum in 'n eksterne elektrostatiese veld geplaas is, verkry dit 'n dipoolmoment, met ander woorde, dit word gepolariseer. Om die polarisasie in 'n diëlektrikum kwantitatief te beskryf, word polarisasie gebruik - 'n vektor fisiese indeks wat bereken word as die dipoolmoment van die volumewaarde van die diëlektrikum.
Die intensiteitsvektor nadat dit deur die gesig tussen twee diëlektrika gegaan het, ondergaan skielike veranderinge, wat interferensie veroorsaak tydens die berekening van elektrostatiese velde. In hierdie verband word 'n bykomende eienskap bekendgestel - die vektorelektriese verplasing.
Deur die permittiwiteit te gebruik, kan jy uitvind hoeveel keer 'n diëlektrikum 'n eksterne veld kan verswak. Om elektrostatiese velde in diëlektrika die meeste rasioneel te verklaar, word die elektriese verplasingsvektor gebruik.
Basiese definisies
Die absolute permittiwiteit van 'n medium is 'n koëffisiënt wat ingesluit is in die wiskundige notasie van Coulomb se wet en die vergelyking van die verband tussen die elektriese veldsterkte en elektriese induksie. Die absolute permittiwiteit kan voorgestel word as die produk van die relatiewe permittiwiteit van die medium en die elektrisiteitskonstante.
Diëlektriese vatbaarheid, wat die polariseerbaarheid van 'n stof genoem word, is 'n fisiese grootheid wat onder die invloed van 'n elektriese veld gepolariseer kan word. Dit is ook die koëffisiënt van lineêre verbinding van die eksterne elektriese veld met die polarisasie van die diëlektrikum in 'n klein veld. Die formule vir die diëlektriese vatbaarheid word geskryf as: X=na.
In die meeste gevalle het diëlektrika 'n positiewe diëlektriese vatbaarheid, terwyl hierdie waarde dimensieloos is.
Ferroelektrisiteit is 'n fisiese verskynsel wat teenwoordig is in sekere kristalle, wat ferroelektrika genoem word, by sekere temperatuurwaardes. Dit bestaan uit die verskyning van spontane polarisasie in 'n kristal selfs sonder 'n eksterne elektriese veld. Die verskil tussen ferro-elektriese en piro-elektriese isdat in sekere temperatuurreekse hul kristalmodifikasie verander, en ewekansige polarisasie verdwyn.
Elektrisiëns in die veld tree nie soos geleiers op nie, maar hulle deel gemeenskaplike kenmerke. 'n Diëlektrikum verskil van 'n geleier in die afwesigheid van gratis gelaaide draers. Hulle is daar, maar in minimale hoeveelhede. In 'n geleier sal 'n elektron wat vrylik in die kristalrooster van 'n metaal beweeg, 'n soortgelyke ladingdraer word. Elektrone in 'n diëlektrikum is egter aan hul eie atome gebind en kan nie maklik beweeg nie. Na die invoering van diëlektrika in 'n veld met elektrisiteit, verskyn elektrisasie daarin, soos 'n geleier. Die verskil van 'n diëlektrikum is dat elektrone nie vrylik deur die volume beweeg nie, soos in 'n geleier. Onder die invloed van 'n eksterne elektriese veld ontstaan egter 'n effense verplasing van ladings van binne die stofmolekule: 'n positiewe een sal in die rigting van die veld verplaas word, en 'n negatiewe een sal omgekeerd wees.
In hierdie verband kry die oppervlak 'n sekere lading. Die prosedure vir die voorkoms van 'n lading op die oppervlak van 'n stof onder die invloed van elektriese velde word diëlektriese polarisasie genoem. As in 'n homogene en niepolêre diëlektrikum met 'n sekere konsentrasie molekules alle deeltjies dieselfde is, dan sal die polarisasie ook dieselfde wees. En in die geval van die diëlektriese vatbaarheid van die diëlektrikum, sal hierdie waarde dimensieloos wees.
Gebonde heffings
As gevolg van die proses van polarisasie, verskyn ongekompenseerde ladings in die volume van 'n diëlektriese stof, genoem polarisasie of gebonde. deeltjies,met hierdie ladings, is teenwoordig in die ladings van molekules en word onder die invloed van 'n eksterne elektriese veld van die ewewigsposisie verplaas sonder om die molekule waarin hulle geleë is, te verlaat.
Gebonde ladings word gekenmerk deur oppervlakdigtheid. Die diëlektriese vatbaarheid en deurlaatbaarheid van die medium bepaal hoeveel keer die bindingskrag van twee elektriese ladings in die ruimte minder is as dieselfde indikator in vakuum.
Die relatiewe luggevoeligheid en deurlaatbaarheid van die meeste ander gasse onder standaardtoestande is naby aan eenheid (as gevolg van die klein vliegtuig). Die relatiewe diëlektriese vatbaarheid en permittiwiteit in ferro-elektrika is tiene en honderde duisende op die skeidingsoppervlak van 'n paar diëlektrika met verskillende absolute permittiwiteit en vatbaarheid van die stof, sowel as gelyke tangensiële sterkte-komponente tussen hulle.
Tussen baie praktiese situasies is daar 'n ontmoeting met die oorgang van stroom van 'n metaalliggaam na die omringende wêreld, terwyl die spesifieke geleidingsvermoë van laasgenoemde 'n paar keer minder is as die geleidingsvermoë van hierdie liggaam. Soortgelyke situasies kan byvoorbeeld voorkom tydens die deurgang van stroom deur metaalelektrodes wat in die grond begrawe is. Dikwels word staalelektrodes gebruik. As die taak is om die diëlektriese vatbaarheid van glas te bepaal, sal die taak ietwat gekompliseer word deur die feit dat hierdie stof 'n ioon-ontspanningseienskap het, waardeur 'n kleinlaatheid.
Op die grens van 'n paar diëlektrika met verskillende permeabiliteits in die teenwoordigheid van 'n eksterne veld, verskyn polarisasieladings met verskillende indekse met verskillende oppervlakdigthede. Dit is hoe 'n nuwe toestand vir die breking van die veldlyn tydens die oorgang van 'n diëlektrikum na 'n ander verkry word.
Die wet van breking in die geval van stroomlyne in sy vorm kan beskou word as soortgelyk aan die wet van breking van verplasingslyne op die rand van twee diëlektrika in elektrostatiese velde.
Elke liggaam en stof van die omliggende wêreld het sekere elektriese eienskappe. Die rede hiervoor lê in die molekulêre en atoomstruktuur - die teenwoordigheid van gelaaide deeltjies wat in 'n onderling gekoppelde of vrye toestand is.
As die stof nie deur 'n eksterne veld geaffekteer word nie, dan word sulke dele in die totale totale volume geleë, en balanseer mekaar, sonder om bykomende elektriese velde te skep. As daar 'n toepassing van elektriese energie van buite is, sal 'n herverdeling van ladings binne die bestaande molekules en atome verskyn, wat sal lei tot die verskyning van sy eie interne veld, wat na buite gerig sal wees.
Wanneer die toegepaste eksterne veld as E0 en interne E' aangewys word, sal die hele veld E die som van hierdie waardes wees.
Alle stowwe in elektrisiteit word gewoonlik verdeel in:
- dirigente;
- dielektrika.
Hierdie klassifikasie bestaan al lank, maar is nie heeltemal akkuraat nie, aangesien die wetenskap lankal liggame met nuwe of gekombineerde liggame ontdek heteienskappe van materie.
Dirigente
As geleidende stowwe kan media wees waarin daar gratis heffings is. Metale word dikwels as sulke sake beskou, aangesien hul struktuur die konstante teenwoordigheid van vrye elektrone impliseer wat binne die hele holte van die stof kan beweeg. Die diëlektriese vatbaarheid van die medium laat jou toe om 'n deelnemer aan die termiese proses te wees
As die geleier van die invloed van 'n eksterne elektriese veld geïsoleer is, dan verskyn 'n balans daarin tussen positiewe en negatiewe ladings. Hierdie toestand verdwyn onmiddellik wanneer 'n geleier in 'n elektriese veld verskyn, wat gelaaide deeltjies met sy energie herverdeel en die verskyning van ongebalanseerde ladings met 'n positiewe en negatiewe waarde op die buitenste oppervlak veroorsaak
Hierdie verskynsel word elektrostatiese induksie genoem. Die ladings wat onder die werking daarvan op die oppervlak van die metaal verskyn het, word induksieladings genoem.
Die induktiewe ladings wat in die geleier ontstaan het, skep hul eie veld, wat kompenseer vir die invloed van die eksterne veld binne die geleier. In hierdie verband sal die aanwyser van die totale totale elektrostatiese veld gekompenseer word en gelyk aan 0. Die potensiale van elke punt binne en buite is gelyk.
Hierdie resultaat dui aan dat daar binne die geleier (selfs met 'n eksterne veld gekoppel) geen verskil in potensiale en geen elektrostatiese veld is nie. Hierdie feit word gebruik in afskerming as gevolg van die gebruikmetode van elektro-optiese beskerming van 'n persoon en elektriese toerusting wat sensitief is vir velde, veral hoë-presisie meetinstrumente en mikroverwerker tegnologie.
Daar is ook 'n verband tussen permittiwiteit en vatbaarheid. Dit kan egter met behulp van 'n formule uitgedruk word. Die verband tussen die diëlektriese konstante en die diëlektriese vatbaarheid het dus die volgende notasie: e=1+X.
ESD-beginsel
Met die hulp van afskerming word klere en skoene gemaak van materiale met geleidende eienskappe, insluitend hoede, in die energiesektor gebruik vir die veiligheid van personeel wat werk in toestande van hoë spanning wat deur hoëspanningtoestelle uitgelok word. Die elektrostatiese veld dring nie binne die geleier binne nie, want wanneer die geleier in die elektriese veld ingebring word, sal dit vergoed word deur die veld wat ontstaan as gevolg van die beweging van vrye ladings.
Dielektriese
Hierdie naam behoort aan stowwe wat isolerende eienskappe het. Hulle bevat slegs onderling gekoppelde heffings, nie gratis nie. Elke positiewe deeltjie in hulle sal gebind word aan 'n negatiewe een binne 'n atoom met 'n gemeenskaplike neutrale lading sonder vrye beweging. Hulle word van binne die diëlektrika versprei en kan nie hul posisie onder die invloed van eksterne velde verander nie. Terselfdertyd behels die diëlektriese vatbaarheid van die stof en die gevolglike energie steeds sekere veranderinge in die struktuur van die stof. Van binne die atoom en molekule verander die verhoudingpositiewe en negatiewe ladings van die deeltjie, en ekstra ongebalanseerde onderling gekoppelde ladings verskyn op die oppervlak van die stof, wat 'n interne elektriese veld skep. Dit is gerig op die spanning wat van buite toegepas word.
Hierdie verskynsel word diëlektriese polarisasie genoem. Dit kan gekenmerk word deur die feit dat 'n elektriese veld van binne die stof ontstaan, veroorsaak deur die invloed van eksterne energie, maar verswak deur die teenaksie van die interne veld.
tipes polarisasie
Binne diëlektrika, kan dit deur twee tipes voorgestel word:
- oriëntasie;
- elektronies.
Die eerste tipe het ook 'n bykomende naam - dipoolpolarisasie. Hierdie eienskap is inherent aan diëlektrika met verplaasde sentrums by die positiewe en negatiewe lading, wat molekules uit klein dipole skep - 'n neutrale kombinasie van 'n paar ladings. Hierdie verskynsel is tipies vir 'n vloeibare, waterstofsulfied, gedra stikstof.
Sonder die invloed van 'n eksterne elektriese veld in hierdie stowwe, word molekulêre dipole lukraak georiënteer onder die invloed van bestaande temperatuurveranderinge, wanneer 'n elektriese lading nie aan die buitekant van die diëlektrikum verskyn nie.
Hierdie prentjie verander onder die werking van energie wat van buite toegepas word, wanneer die dipole nie veel van oriëntasie verander nie en ongekompenseerde makroskopiese gebonde ladings verskyn op die oppervlak, wat 'n veld skep met die teenoorgestelde rigting as die veld wat van buite toegepas word.
Elektroniese polarisasie, elastiesmeganisme
Hierdie verskynsel kom voor in nie-polêre diëlektrika - materiale van 'n ander tipe met molekules waarin daar geen dipoolmoment is nie, wat onder die werking van 'n eksterne veld vervorm word sodat slegs positiewe ladings in die rigting van die eksterne veldvektor, en negatiewe ladings - in die teenoorgestelde rigting
Gevolglik funksioneer elke molekule as 'n elektriese dipool wat langs die as van die toegepaste eksterne veld georiënteer is. Op 'n soortgelyke manier verskyn 'n eie veld op die buitenste oppervlak, wat die teenoorgestelde rigting het.
Polarisasie van 'n nie-polêre diëlektrikum
Vir hierdie stowwe is die verandering van molekules en die daaropvolgende polarisasie van die invloed van die veld buite nie afhanklik van hul beweging onder die invloed van temperatuur nie. Metaan CH4 kan as 'n niepolêre diëlektrikum gebruik word. Die numeriese aanwysers van die interne veld vir beide diëlektrika sal aanvanklik in grootte verander in verhouding tot die verandering in die eksterne veld, en na versadiging verskyn effekte van 'n nie-lineêre tipe. Hulle verskyn wanneer elke molekulêre dipool in lyn is langs die kraglyne naby polêre diëlektrika, of veranderinge in nie-polêre stowwe plaasvind, wat veroorsaak word deur 'n sterk vervorming van atome en molekules van 'n groot hoeveelheid energie wat van buite aangewend word. In praktiese gevalle gebeur dit uiters selde.
Diëlektriese konstante
Onder isolasiemateriaal word 'n ernstige rol aan elektriese aanwysers gegee en so 'n eienskap soos diëlektriese konstante. Albei word beoordeel deur twee verskillende kenmerke:
- absolute waarde;
- relatiewe aanwyser.
Die term absolute permittiwiteit van 'n stof verwys na die wiskundige notasie van Coulomb se wet. Met die hulp daarvan word die verband tussen die induksievektor en die intensiteit beskryf in die vorm van 'n koëffisiënt.
