Die elektriese geleidingsvermoë van diëlektrika is 'n belangrike fisiese eienskap. Inligting daaroor laat jou toe om areas van toepassing van materiaal te identifiseer.
Bepalings
Volgens die geleidingsvermoë van elektriese stroom word stowwe in groepe verdeel:
- dielektrika;
- halfgeleiers;
- dirigente.
Metale is uitstekende stroomgeleiers - hul elektriese geleidingsvermoë bereik 106-108 (Ohm m)-1.
En diëlektriese materiale is nie in staat om elektrisiteit te gelei nie, daarom word hulle as isolators gebruik. Hulle het nie gratis ladingdraers nie, verskil in die dipoolstruktuur van molekules.
Halfgeleiers is soliede materiale met intermediêre geleidingswaardes.
Klassifikasie
Alle diëlektriese materiale word in polêre en nie-polêre tipes verdeel. In polêre isolators is die middelpunte van positiewe en negatiewe ladings buite die middel. Die molekules van sulke stowwe is soortgelyk in hul elektriese parameters aan 'n rigiede dipool, wat sy eie dipoolmoment het. Water kan as polêre diëlektrika gebruik word.ammoniak, waterstofchloried.
Nie-polêre diëlektrika word onderskei deur die toeval van die sentrums van positiewe en negatiewe ladings. Hulle is soortgelyk in elektriese eienskappe aan 'n elastiese dipool. Voorbeelde van sulke isoleerders is waterstof, suurstof, koolstoftetrachloried.
Elektriese geleiding
Die elektriese geleidingsvermoë van diëlektrika word verklaar deur die teenwoordigheid van 'n klein aantal vrye elektrone in hul molekules. Met die verplasing van ladings binne die stof oor 'n sekere tydperk, word 'n geleidelike vestiging van 'n ewewigsposisie waargeneem, wat die rede is vir die verskyning van 'n stroom. Die elektriese geleidingsvermoë van diëlektrika bestaan op die oomblik van af- en aanskakel van die spanning. Tegniese monsters van isolators het die maksimum aantal gratis ladings, daarom verskyn onbeduidende deurstrome daarin.
Die elektriese geleidingsvermoë van diëlektrika in die geval van 'n konstante spanningswaarde word uit die deurstroom bereken. Hierdie proses behels die vrystelling en neutralisering van die bestaande ladings op die elektrodes. In die geval van wisselspanning word die waarde van aktiewe geleidingsvermoë nie net deur die deurstroom beïnvloed nie, maar ook deur die aktiewe komponente van die polarisasiestrome.
Die elektriese eienskappe van diëlektrika hang af van die stroomdigtheid, die weerstand van die materiaal.
Solid Dilectrics
Die elektriese geleidingsvermoë van vaste diëlektrika word in grootmaat en oppervlak verdeel. Om hierdie parameters vir verskillende materiale te vergelyk, word die waardes van volume-spesifiek en oppervlakspesifiek gebruik.weerstand.
Volle geleidingsvermoë is die som van hierdie twee waardes, die waarde daarvan hang af van die humiditeit van die omgewing en die omgewingstemperatuur. In die geval van deurlopende werking onder spanning, is daar 'n afname in die deurstroom wat deur vloeibare en vaste isolators gaan.
En in die geval van 'n toename in stroom na 'n sekere tydperk, kan ons praat oor die feit dat onomkeerbare prosesse binne die stof sal plaasvind, wat lei tot vernietiging (afbreek van die diëlektrikum).
Kenmerke van die gastoestand
Gasvormige diëlektrika het weglaatbare elektriese geleidingsvermoë as die veldsterkte minimum waardes aanneem. Die voorkoms van 'n stroom in gasvormige stowwe is slegs moontlik in daardie gevalle wanneer dit vrye elektrone of gelaaide ione bevat.
Gasvormige diëlektrika is isoleerders van hoë geh alte, daarom word dit in groot volumes in moderne elektronika gebruik. Ionisasie in sulke stowwe word deur eksterne faktore veroorsaak.
As gevolg van die botsings van gasione, sowel as onder termiese blootstelling, ultraviolet- of X-straalblootstelling, word die proses van vorming van neutrale molekules (rekombinasie) ook waargeneem. Danksy hierdie proses word die toename in die aantal ione in die gas beperk, 'n sekere konsentrasie van gelaaide deeltjies word in 'n kort tydperk na blootstelling aan 'n eksterne ionisasiebron gevestig.
In die proses om die spanning wat op die gas toegepas word te verhoog, neem die beweging van ione na die elektrodes toe. Hulle is niehet tyd om te herkombineer, sodat hulle by die elektrodes ontlaai word. Met 'n daaropvolgende toename in spanning, neem die stroom nie toe nie, dit word versadigingsstroom genoem.
In die lig van nie-polêre diëlektrika, neem ons kennis dat lug 'n perfekte isolator is.
Vloeibare diëlektrika
Die elektriese geleidingsvermoë van vloeibare diëlektrika word verklaar deur die eienaardighede van die struktuur van vloeistofmolekules. Nie-polêre oplosmiddels bevat gedissosieerde onsuiwerhede, insluitend vog. In polêre molekules word die geleidingsvermoë van die elektriese stroom ook verklaar deur die proses van disintegrasie in ione van die vloeistof self.
In hierdie toestand van aggregasie word die stroom ook veroorsaak deur die beweging van kolloïdale deeltjies. As gevolg van die onmoontlikheid om onsuiwerhede heeltemal uit so 'n diëlektrikum te verwyder, ontstaan probleme met die verkryging van vloeistowwe met 'n lae stroomgeleiding.
Alle soorte isolasie behels die soeke na opsies om die spesifieke geleidingsvermoë van diëlektrika te verminder. Byvoorbeeld, onsuiwerhede word verwyder, die temperatuuraanwyser word aangepas. 'n Toename in temperatuur veroorsaak 'n afname in viskositeit, 'n toename in die mobiliteit van ione en 'n toename in die mate van termiese dissosiasie. Hierdie faktore beïnvloed die geleidingsvermoë van diëlektriese materiale.
Elektriese geleidingsvermoë van vaste stowwe
Dit word verklaar deur die beweging van nie net die ione van die isolator self nie, maar ook gelaaide deeltjies van onsuiwerhede wat in die vaste materiaal vervat is. Soos dit deur die soliede isolator gaan, vind 'n gedeeltelike verwydering van onsuiwerhede plaas, wat geleidelikbeïnvloed die geleiding. Met inagneming van die strukturele kenmerke van die kristalrooster, is die beweging van gelaaide deeltjies as gevolg van fluktuasies in termiese beweging.
By lae temperature beweeg positiewe en negatiewe onsuiwerheidione. Sulke tipes isolasie is tipies vir stowwe met 'n molekulêre en atomiese kristalstruktuur.
Vir anisotropiese kristalle wissel die waarde van spesifieke geleidingsvermoë na gelang van die asse daarvan. Byvoorbeeld, in kwarts in die rigting parallel met die hoofas, oorskry dit die loodregte posisie met 1000 keer.
In soliede poreuse diëlektrika, waar daar feitlik geen vog is nie, lei 'n effense toename in elektriese weerstand tot 'n toename in hul elektriese weerstand. Stowwe wat wateroplosbare onsuiwerhede bevat, toon 'n beduidende afname in volume weerstand as gevolg van veranderinge in humiditeit.
Polarisasie van diëlektrika
Hierdie verskynsel word geassosieer met 'n verandering in die posisie van die deeltjies van die isolator in die ruimte, wat lei tot die verkryging van een of ander elektriese (geïnduseerde) moment deur elke makroskopiese volume van die diëlektrikum.
Daar is 'n polarisasie wat plaasvind onder die invloed van 'n eksterne veld. Hulle onderskei ook 'n spontane weergawe van polarisasie wat selfs in die afwesigheid van 'n eksterne veld voorkom.
Die relatiewe permittiwiteit word gekenmerk deur:
- kapasitansie van 'n kapasitor met hierdie diëlektrikum;
- sy grootte in 'n vakuum.
Hierdie proses gaan gepaard met die voorkoms vandie oppervlak van die diëlektrikum van gebonde ladings, wat die hoeveelheid spanning binne die stof verminder.
In die geval van die volledige afwesigheid van 'n eksterne veld, het 'n aparte element van die diëlektriese volume nie 'n elektriese moment nie, aangesien die som van alle ladings nul is en daar 'n samevalling is van negatiewe en positiewe ladings in spasie.
Polarisasie-opsies
Tydens elektronpolarisasie vind 'n verskuiwing plaas onder die invloed van 'n eksterne veld van die elektronskulpe van die atoom. In die ioniese variant word 'n verskuiwing van die roosterplekke waargeneem. Dipoolpolarisasie word gekenmerk deur verliese om interne wrywing en bindingskragte te oorkom. Die strukturele weergawe van polarisasie word as die stadigste proses beskou, dit word gekenmerk deur die oriëntasie van inhomogene makroskopiese onsuiwerhede.
Gevolgtrekking
Elektriese isolasiemateriaal is stowwe wat jou toelaat om betroubare isolasie van sommige komponente van elektriese toerusting onder sekere elektriese potensiale te verkry. In vergelyking met stroomgeleiers het talle isolators 'n aansienlik hoër elektriese weerstand. Hulle is in staat om sterk elektriese velde te skep en bykomende energie op te bou. Dit is hierdie eienskap van isolators wat in moderne kapasitors gebruik word.
Afhangende van die chemiese samestelling, word hulle in natuurlike en sintetiese materiale verdeel. Die tweede groep is die talrykste, daarom is dit hierdie isolators wat in 'n verskeidenheid elektriese toestelle gebruik word.
Afhangende van die tegnologiese kenmerke, word struktuur, samestelling, film, keramiek, was, mineraalisoleerders geïsoleer.
Wanneer die deurbreekspanning bereik word, word 'n onderbreking waargeneem, wat lei tot 'n skerp toename in die grootte van die elektriese stroom. Onder die kenmerkende kenmerke van so 'n verskynsel kan 'n mens 'n effense afhanklikheid van krag van spanning en temperatuur, dikte uitsonder.
