Какие вещества являются диэлектриками

Со школьной скамьи известно, что все вещества по-разному реагируют на электрический ток. Одни хорошо его проводят, другие пропускают ток только при создании для этого условий, например, при высоких температурах. К проводникам относят в основном металлы, соли и щелочи, бор, олово, углерод и другие соединения. Третьи не проводят ток или плохо его проводят: это диэлектрики. В природе невозможно отыскать вещества, которые совсем не проводят электрический ток.

Вещества, относящиеся к этой группе, состоят из нейтральных атомов и таких же молекул. Положительно они заряжены в ядрах, отрицательно: в электронных слоях. Заряды находятся в постоянном движении, суммарно количество положительных и отрицательных зарядов остается одинаковым постоянно. В диэлектриках отсутствуют свободно заряженные электроны, в этом их отличие от проводников.

Классификация диэлектриков

Вещества классифицируются в зависимости от нескольких параметров. К ним относятся теплоемкость, вязкость, упругость, поляризация и т.д. Принимаются во внимание магнитные и оптические свойства, показатели механического напряжения, температурные режимы. Наиболее известными диэлектриками являются воздух, пластмасса, масло. Предусмотрена и более сложная классификация.

Сегнетоэлектрики

Это полярные диэлектрики, которые при отсутствии внешнего поля под воздействием высоких температур спонтанно поляризуются. Там, где температура нестабильна, сегнетоэлектрики меняют фазы, чтобы осуществить переход в новые кристаллические состояния, в которых нет спонтанной поляризации.

Пьезоэлектрики

Это кристаллы, поверхности которых при созданных специально условиях приобретают диэлектрические свойства. Возникает пьезоэффект, который был открыт братьями Кюри. Пьезоэлектрики получили распространение в установках, в которых нужен постоянный контроль показателей давления. Пьезоэлектрики разделяются на несколько разновидностей: натуральные и искусственные кристаллы, стекловолокно, пьезокерамику.

Пироэлектрики

Диэлектрики этого типа поляризуются спонтанно без видимых изменений внешнего поля. Спонтанная поляризация остается до определенного момента незаметной. Если температура повышается, то под влиянием электрического поля величина поляризации увеличивается, возникает пироэлектрический эффект. Кроме изменения показателей температуры на возникновение эффекта поляризации действует также деформация. К наиболее известным пироэлектрикам относят: янтарь, турмалин, цирконаты и титанаты свинца.

Электролюминофоры

Способны излучать свет под воздействием электромагнитного поля. Получить их можно в лабораторных условиях. Для этого на электроды конденсатора под напряжением помещают диэлектрик: к примеру, силиконовое масло. Один электрод остается прозрачным, это стекло с токопроводящим слоем. Сквозь него идет свет электролюминофора, второй электрод должен быть сделан из металла. Примером электролюминофоров служат светодиодные лампочки.

Диэлектрики в электрическом поле. 10 класс.

Электреты

Диэлектрики, способные сохранять эффект поляризации после того, как воздействие электрического поля было прекращено. Эффект связывают с особенностями зарядов электретов, которые получили название гетерозаряд и гомозаряд. Электреты изготавливают специально. Для этих целей создают электрическое поле и подвергают вещества физическому воздействию, которое ускоряет процесс миграции заряженных частиц. К электретам относят ряд биополимеров: полинуклеотиды, полисахариды, полипептиды.

  • Винипласт
  • Гетинакс
  • Доставка товаров из Китая
  • Изолента
  • Изофлекс 191
  • Капролон
  • КИФЭ слюдопласт
  • Лак МЛ-92
  • Лакоткань
  • Лауретсульфат натрия (SLES 70%)
  • Лента киперная
  • Лента ЛСКЛ-155
  • Лента ЛЭТСАР
  • Лента слюдинитовая
  • Лента смоляная
  • Лента стеклобандажная ЛСБЭ
  • Лента стеклянная ЛЭС
  • Лента тафтяная
  • Лента ФУМ
  • Миканиты
  • Оргстекло
  • Пластикат 57-40
  • Пленка полиимидная ПМ-А
  • Пленка ПЭТ-Э
  • Пленкосинтокартон ПСК
  • Пленкоэлектрокартон ПЭК
  • Полиацеталь ПОМ
  • Полиуретан
  • Полиэтилен PE-1000
  • Провод БПВЛ
  • Провод ПВ-3 (ПУГВ)
  • Стеклолакоткань
  • Стекломиканит гибкий
  • Стеклопластик UPM-203 (полный аналог Durostone)
  • Стеклотекстолит
  • Стеклотекстолит фольгированный FR-4
  • Стеклоткань
  • Текстолит
  • Трубка ТВ-40
  • Трубка ТКР
  • Трубка ТЛВ
  • Трубка ТУТ
  • Трубка фторопластовая Ф-4Д
  • Фторолакоткань Ф-4Д
  • Фторопласт
  • Шнуры электроизоляционные
  • Электрокартон
  • Эмалированный провод
  • Эмаль ГФ-92 ХС

Свойства изолирующих веществ: физические свойства

К ним относят электроны, плазменные, пироэлектрические, сегментные электролиты, сегментированные электролиты, сегментированные изоляции, релаксаторы и магниты сегментированные. Диэлектрические материалы, одни из самых широко распространенных классов электротехнического оборудования. Необходимость применения свойств данных материалов стало абсолютно необходимым.

Пассивные свойства диэлектриков используют как электроизоляционные материалы для обычного конденсатора. Материалы электроизоляции являются диэлектрическими, не позволяющими выводить из строя электрические цепи или проводящие части устройства, аппараты и приборы от проводящих и непроводящих части от корпуса и земли.

В таких случаях проницаемость диэлектрического материала играет особую роль, или должно быть максимально меньше для того, чтобы в цепи не было паразитных емкостей. Если материал применяется в качестве диэлектрического носителя для конденсаторов с определенным объемом и меньшим размером, то материал должен обладать более высокой диэлектрической постоянной при других равных условиях. Активные управляемые диэлектрики — сегнетоэлектрики, плазмоэлектрики, пироэлектрики, электрические материалы для лазерного излучения и затвора. Материалы, имеющие удельное электрическое сопротивление 10-5 Ом, условно называются проводниками, а диэлектрические материалы — это материалы 108 Ом.

При этом следует учитывать, что постоянное сопротивление лучшего проводника может быть только 10-8 Ом, а лучшие диоды имеют постоянное сопротивление более 1016 Ом. Удельное сжатие полупроводника может быть колебаться в колебаниях от 10 до 108 Ом в соответствии со структурой и составом материала и условиями эксплуатации, а также с точки зрения конструкции и структуры материалов.

Кроме электротехнического материала спрос на диодные материалы растет ежедневно. В связи с этим увеличивается потенциал государственных предприятий промышленности, частных компаний, развивается государственная и негосударственная организация и учреждения. Высокая потребность в диэлектрических материалах также связана с ростом разнообразия электросвязных устройств 1-3.

Технологии используют различные виды диэлектриков, полученные при переработке природных материалов и химикатов. Материалы для электроэнергетики, применяемые в промышленности, могут быть условно классифицированы на:

Структурная схема классификации диэлектрических материалов

Оказывается, диэлектрическое действие материалов зависит от расположения атома и молекулы кристаллической решетки. Химические компоненты материала, структура, симметрия и упорядоченность кристаллических решеток определяют и диэлектрическое свойство материала, и зависимость его от внешнего воздействия, в том числе температуры.

Нет времени решать самому?

Наши эксперты помогут!

Нужна помощь

Классификация материалов для диэлектрического питания

В соответствии с этими факторами любая отдельная диэлектрическая жидкость может обладать различными изоляционными свойствами, которые определяют область применения ее. Отметим, что на сегодняшний день не существует одного подхода по оценке материалов с диэлектрическими материалами. В этой статье собрана информация о действующем диэлектрическом материале, проанализированы его плюсы и минусы.

Разработаны структурные схемы для того, чтобы представить классификацию диэлектрического материала. На основе схемы было построено разделение всех видов диэлектрического материала в зависимости от особенностей их изготовления и методов производства.

Если остановиться на наборе материалов для диодов, которые следуют из рисунков, то мы увидим следующее. В промышленности широко используются диэлектрические материалы с органическими или неорганическими элементами. Неорганический химический материал известен как соединение углерода и других элементов. В связи с тем, что углерод имеет повышенную способность образовать химические соединения, его задача состоит в образовании соединений цепных или разветвленных молекул, которые можно образовать только из углеродных атомов или из углеродных атомов с углеродными атомами между ними, а также из углеродных атомов с углеродными атомами.

При развитии электротехнической отрасли параллельно развивалось производство минерального диэлектрического материала. Технология производства минеральных диодов и различных их видов улучшилось так, что эти диоды, благодаря дешевизне и высоким диэлектрическим параметрам, стали превращаться в природные, химические диоды.

В состав минеральных диэлектрических материалов входят:

  • Стекло конденсационного стекла, санитарного стекла, лампового стекла, щелочного стекла, не щелочного стекла и других является аморфным веществом, являясь сложной комбинацией различных окислов. Благодаря содержанию в стекле оксидов, таких как SiO2-, CaO-, Al2-O3- и др. диэлектрические качества стекла существенно улучшаются.
  • Стекло эмалевое – это материал тонкого слоя, который наносят на металлическую поверхность и другие предметы, чтобы защитить их от ржавчины.
  • Материалы для уплотнения – кристаллы с силикатами; — Материалы для уплотнения фарфора, мыльного камня.
  • Миканиты.
  • Асбестоцементный асбест — название этой группы минералов волокнистого происхождения, являющихся волокнистыми разновидностями минерального хризолита, 3МгО 2СИО2 2Х2О.

Из вышеприведенного краткого обзора диэлектрических изделий становится понятно разнообразие материалов для диэлектрических изделий. Несмотря на такой большой ассортимент доступных материалов, не всегда они могут замениться друг с другом. В большинстве случаев область применения диодов зависит в основном от их невысокой стоимости, простоты применения, физических и иных вторичных свойства.

Кроме электроизоляционных свойств, важную роль играют и механические, и тепловые, и прочие физиологические свойства, в том числе способность материала подвергаться определённой обработке, чтобы получить необходимые продукты, а еще цена, и недостаток материала. Поэтому выбирают различные материалы для различных применений.

Диэлектрики (17.05.2021 г.)

Со школьной скамьи известно, что все вещества по-разному реагируют на электрический ток. Одни хорошо его проводят, другие пропускают ток только при создании для этого условий, например, при высоких температурах. К проводникам относят в основном металлы, соли и щелочи, бор, олово, углерод и другие соединения. Третьи не проводят ток или плохо его проводят: это диэлектрики. В природе невозможно отыскать вещества, которые совсем не проводят электрический ток.

Вещества, относящиеся к этой группе, состоят из нейтральных атомов и таких же молекул. Положительно они заряжены в ядрах, отрицательно: в электронных слоях. Заряды находятся в постоянном движении, суммарно количество положительных и отрицательных зарядов остается одинаковым постоянно. В диэлектриках отсутствуют свободно заряженные электроны, в этом их отличие от проводников.

Классификация диэлектриков

Вещества классифицируются в зависимости от нескольких параметров. К ним относятся теплоемкость, вязкость, упругость, поляризация и т.д. Принимаются во внимание магнитные и оптические свойства, показатели механического напряжения, температурные режимы. Наиболее известными диэлектриками являются воздух, пластмасса, масло. Предусмотрена и более сложная классификация.

Сегнетоэлектрики

Это полярные диэлектрики, которые при отсутствии внешнего поля под воздействием высоких температур спонтанно поляризуются. Там, где температура нестабильна, сегнетоэлектрики меняют фазы, чтобы осуществить переход в новые кристаллические состояния, в которых нет спонтанной поляризации.

Пьезоэлектрики

Это кристаллы, поверхности которых при созданных специально условиях приобретают диэлектрические свойства. Возникает пьезоэффект, который был открыт братьями Кюри. Пьезоэлектрики получили распространение в установках, в которых нужен постоянный контроль показателей давления. Пьезоэлектрики разделяются на несколько разновидностей: натуральные и искусственные кристаллы, стекловолокно, пьезокерамику.

Пироэлектрики

Диэлектрики этого типа поляризуются спонтанно без видимых изменений внешнего поля. Спонтанная поляризация остается до определенного момента незаметной. Если температура повышается, то под влиянием электрического поля величина поляризации увеличивается, возникает пироэлектрический эффект. Кроме изменения показателей температуры на возникновение эффекта поляризации действует также деформация. К наиболее известным пироэлектрикам относят: янтарь, турмалин, цирконаты и титанаты свинца.

Электролюминофоры

Способны излучать свет под воздействием электромагнитного поля. Получить их можно в лабораторных условиях. Для этого на электроды конденсатора под напряжением помещают диэлектрик: к примеру, силиконовое масло. Один электрод остается прозрачным, это стекло с токопроводящим слоем. Сквозь него идет свет электролюминофора, второй электрод должен быть сделан из металла. Примером электролюминофоров служат светодиодные лампочки.

Электреты

Диэлектрики, способные сохранять эффект поляризации после того, как воздействие электрического поля было прекращено. Эффект связывают с особенностями зарядов электретов, которые получили название гетерозаряд и гомозаряд. Электреты изготавливают специально. Для этих целей создают электрическое поле и подвергают вещества физическому воздействию, которое ускоряет процесс миграции заряженных частиц. К электретам относят ряд биополимеров: полинуклеотиды, полисахариды, полипептиды.

  • Винипласт
  • Гетинакс
  • Доставка товаров из Китая
  • Изолента
  • Изофлекс 191
  • Капролон
  • КИФЭ слюдопласт
  • Лак МЛ-92
  • Лакоткань
  • Лауретсульфат натрия (SLES 70%)
  • Лента киперная
  • Лента ЛСКЛ-155
  • Лента ЛЭТСАР
  • Лента слюдинитовая
  • Лента смоляная
  • Лента стеклобандажная ЛСБЭ
  • Лента стеклянная ЛЭС
  • Лента тафтяная
  • Лента ФУМ
  • Миканиты
  • Оргстекло
  • Пластикат 57-40
  • Пленка полиимидная ПМ-А
  • Пленка ПЭТ-Э
  • Пленкосинтокартон ПСК
  • Пленкоэлектрокартон ПЭК
  • Полиацеталь ПОМ
  • Полиуретан
  • Полиэтилен PE-1000
  • Провод БПВЛ
  • Провод ПВ-3 (ПУГВ)
  • Стеклолакоткань
  • Стекломиканит гибкий
  • Стеклопластик UPM-203 (полный аналог Durostone)
  • Стеклотекстолит
  • Стеклотекстолит фольгированный FR-4
  • Стеклоткань
  • Текстолит
  • Трубка ТВ-40
  • Трубка ТКР
  • Трубка ТЛВ
  • Трубка ТУТ
  • Трубка фторопластовая Ф-4Д
  • Фторолакоткань Ф-4Д
  • Фторопласт
  • Шнуры электроизоляционные
  • Электрокартон
  • Эмалированный провод
  • Эмаль ГФ-92 ХС

Применение диэлектрических веществ

Диэлектрические вещества широко используются в различных областях, где требуется электрическая изоляция или хранение энергии. Вот некоторые из основных областей применения диэлектрических материалов:

Электротехника и электроника

Диэлектрические материалы играют важную роль в электротехнике и электронике. Они используются для изоляции проводов и компонентов, чтобы предотвратить короткое замыкание и повреждение электрических систем. Диэлектрические материалы также используются в конденсаторах, где они служат для хранения электрической энергии.

Изоляция проводов

Диэлектрические материалы применяются для изоляции проводов в электрических системах. Они предотвращают протекание электрического тока и создают безопасную среду для передачи электроэнергии.

Конденсаторы

Диэлектрические материалы используются в конденсаторах для хранения электрической энергии. Они обладают высокой диэлектрической проницаемостью, что позволяет накапливать большое количество энергии в небольшом объеме.

Диэлектрические материалы для хранения энергии

Диэлектрические материалы также используются для хранения энергии в различных устройствах, таких как суперконденсаторы и батареи. Они обладают высокой энергетической плотностью и могут быть использованы для эффективного хранения энергии.

Изоляционные покрытия

Диэлектрические материалы применяются в изоляционных покрытиях для защиты поверхностей от электрического тока или других воздействий. Они обеспечивают электрическую изоляцию и защиту от коррозии или механического повреждения.

Все эти применения диэлектрических веществ делают их важными компонентами в различных отраслях, где требуется электрическая изоляция, хранение энергии или защита от электрических полей.

Типы диэлектрических веществ

Полярные диэлектрики

Полярные диэлектрики обладают постоянным дипольным моментом, который возникает из-за неравномерного распределения зарядов внутри молекулы. Это происходит из-за разности в электроотрицательности атомов в молекуле. Примерами полярных диэлектриков являются вода, аммиак и многие органические соединения.

Неполярные диэлектрики

Неполярные диэлектрики не имеют постоянного дипольного момента и состоят из молекул, в которых электроотрицательность атомов одинакова или очень близка. Примерами неполярных диэлектриков являются стекло, полиэтилен и полистирол.

Керамические диэлектрики

Керамические диэлектрики являются неорганическими материалами, которые обладают высокой диэлектрической проницаемостью и низкой электрической проводимостью. Они широко используются в электронике, например, в конденсаторах и пьезоэлектрических устройствах.

Органические диэлектрики

Органические диэлектрики состоят из органических соединений и обладают хорошей электрической изоляцией. Они широко используются в электротехнике и электронике, включая печатные платы и изоляционные покрытия.

Полупроводниковые диэлектрики

Полупроводниковые диэлектрики обладают свойствами как диэлектриков, так и полупроводников. Они используются в различных электронных устройствах, таких как транзисторы и интегральные схемы.

Это основные типы диэлектрических веществ, которые имеют различные свойства и применения в различных областях науки и техники.

Пробой диэлектриков

Плотность электрического тока j j через диэлектрик пропорциональна напряжённости электрического поля E boldsymbol E (закон Ома): j = σ E =σboldsymbol j = σ E , где σ σ – электрическая проводимость диэлектрика. Однако в достаточно сильных полях ток нарастает быстрее, чем по закону Ома. При некотором критическом значении E пр boldsymbol_ E пр ​ наступает электрический пробой диэлектрика. Величина E пр boldsymbol_ E пр ​ называется электрической прочностью диэлектрика . При пробое почти весь ток течёт по узкому каналу ( шнурование тока ). В этом канале j j достигает больших величин, что может привести к разрушению диэлектрика: образуется сквозное отверстие или диэлектрик проплавляется по каналу. В канале могут протекать химические реакции; например, в органических диэлектриках осаждается углерод, в ионных кристаллах – металл (металлизация канала) и т. п. Пробою способствуют всегда присутствующие в диэлектрике неоднородности, поскольку в местах неоднородностей поле E boldsymbol E может локально возрастать.

В твёрдых диэлектриках различают тепловой и электрический пробои. При тепловом пробое с ростом j j растёт количество теплоты, выделяемое в диэлектрике, и, следовательно, температура диэлектрика, что приводит к увеличению числа носителей заряда n n и уменьшению удельного электрического сопротивления ρ ρ . При электрическом пробое с ростом поля возрастает генерация носителей заряда под действием поля и ρ ρ тоже уменьшается.

Электрическая прочность жидких диэлектриков в сильной степени зависит от чистоты жидкости. Наличие примесей и загрязнений существенно понижает E пр boldsymbol_ E пр ​ . Для чистых однородных жидких диэлектриков E пр boldsymbol_ E пр ​ близка к E пр boldsymbol_ E пр ​ твёрдых диэлектриков. Пробой в газе связан с ударной ионизацией и проявляется в виде электрического разряда.

Нелинейные свойства диэлектриков

Линейная зависимость P = ε 0 ϰ E boldsymbol=_0boldsymbol P = ε 0 ​ ϰ E справедлива только для полей E boldsymbol E , значительно меньших внутрикристаллических полей E кр boldsymbol_ E кр ​ ( E кр boldsymbol_ E кр ​ порядка 10 8 В/см). Так как E пр ≪ E кр boldsymbol_≪boldsymbol_ E пр ​ ≪ E кр ​ , то в большинстве диэлектриков не удаётся наблюдать нелинейную зависимость P ( E ) boldsymbol P ( E ) в постоянном электрическом поле. Исключение составляют сегнетоэлектрики , в которых в сегнетоэлектрические области и вблизи точек фазовых переходов наблюдается сильная нелинейная зависимость P ( E ) boldsymbol P ( E ) . При высоких частотах электрическая прочность диэлектриков повышается, поэтому нелинейные свойства любых диэлектриков проявляются в ВЧ-полях больших амплитуд. В частности, в луче лазера могут быть созданы электрические поля напряжённостью порядка 10 8 В/см, в которых становятся существенными нелинейные свойства диэлектриков, что позволяет осуществить преобразование частоты света, самофокусировку света и другие нелинейные эффекты ( нелинейная оптика ).

Диэлектрики используются главным образом как электроизоляционные материалы. Пьезоэлектрики применяются для преобразования механических сигналов (перемещений, деформаций , звуковых колебаний ) в электрические и наоборот (пьезоэлектрический преобразователь); пироэлектрики – как тепловые детекторы различных излучений, особенно ИК-излучения; сегнетоэлектрики , будучи также пьезоэлектриками и пироэлектриками, применяются, кроме того, как конденсаторные материалы (из-за высокой диэлектрической проницаемости), а также как нелинейные элементы и элементы памяти в разнообразных устройствах. Большинство оптических материалов является диэлектриками.

Опубликовано 16 декабря 2022 г. в 21:00 (GMT+3). Последнее обновление 16 декабря 2022 г. в 21:00 (GMT+3). Связаться с редакцией

Природные смолы

Канифоль представляет собой хрупкую смолу, полученную из живой природной сосны смолы после того, как ее жидкие составные части отгоняют скип@$&р. Канифоль — это в основном органические кислоты. Канифоль хорошо растворяется в нефтяном масле, особенно при нагревании и иных углеводородах, растительном масле, спирте, скип@$&ре и т.д. Температура охлаждения канифоли — 50-700С. На воздухе окисляется канифоль, при этом температура его размягчения уменьшается, растворимость уменьшается.

Масла растительного происхождения являются вязкими жидкостями, полученными из семян разного растения. Из таких масел особо важны высушенные масла, которые способны под действием температуры, света, контакта с воздухом и прочих факторов перейти в твердое состояние. Тонкий масляный слой, наложенный на поверхность любого материала, высушивается и создает твёрдый, блестящий, прочный к поверхности электроизоляционный слой.

Высыхание масел — это сложный химический процесс, связанный с поглощением маслом какого-то кислорода в воздухе. Скорость высушивания масел возрастает при повышении температуры, освещения и при наличии катализатора химической реакции высушивания – сиккатива. В качестве сополимеров используются свинцовые, кальциевые, кобальтовые и другие соединения.

Отвержденные пленки высыхающего масла в тяжелом углеводороде, таком как трансформаторное масло, даже при нагревании не растворяются, поэтому практически стойки к маслам, а для ароматических углеводородов, таких как бензол, менее устойчивы. При нагревании отверженная пленка не смягчает. Наиболее часто высыхают льняные и тунговые масла.

Масло льна получается золотисто-желтое из семян. Ее плотность 0.9-0.94 Мг/м3, температура застывания примерно 200С. Тунговое деревянное масло получается из семян дерева Тунг, которые разводятся на востоке и на Кавказе, а также из семян дерева Тунг. Тунговые масла не являются пищевыми, даже не являются токсичными. Плотность масла тунги 94 мг/м3, температуры застывания от 0 до +50С.

В отличие от льняного масла, тунга быстрее высыхает. Она даже толстым слоем высыхает равномерно, дает водоотталкивающую пленку, нежели льняной. Масло, высыхая, применяется в электротехнической промышленности для производства электроизоляционных масел, лаков, пропиток дерева, а также для проведения других работ. В последние годы идет тенденция заменить высыхающие масла — синтетическим материалом. Невысокие масла могут быть использованы как жидкие пропитки.

Масло касторовое получают из семян клеща; иногда его используют для пропитывания бумажного конденсатора. Плотность Касторового масла 0.95-0.97 МГм3, застывание от 0.10 до 180С, r равна 4, 0.4.5 при 200С, tg 0.01-0.03, ЕПР 10-15 МВм. Касторовое масло не растворяет бензин, а растворяет этиловый спирт.

Диэлектрики

Диэлектриками называют вещества, которые не способны проводить электрический ток.

Изоляторов, которые абсолютно не проводят электрический ток, в природе не существует. Диэлектрики в $10^ -10^$ раз хуже проводят ток, чем проводники. Дело в том, что в диэлектриках отсутствуют свободные заряды.

Если диэлектрик внести в электрическое поле, то и поле, и сам диэлектрик сильно изменяются. В изначально не заряженных диэлектриках в присутствии поля возникают электрические заряды. Происходит явление поляризации вещества, то есть на диэлектрике в поле возникают электрические полюсы. Заряды, которые появляются при этом, называют поляризационными зарядами. Отделить друг от друга поляризационные заряды не возможно. В этом состоит их существенное отличие от индукционных зарядов в проводниках. Такое отличие объясняется тем, что в металлах присутствуют электроны, которые могут перемещаться на значительные расстояния. В диэлектриках положительные и отрицательные заряды связаны между собой и могут смещаться только в пределах одной молекулы, то есть на очень небольшие расстояния.

Получи помощь с рефератом от ИИ-шки
ИИ ответит за 2 минуты

Диэлектрики состоят или из нейтральных молекул, или из заряженных ионов, которые закреплены в положениях равновесия, например в узлах кристаллической решетки. Ионные кристаллические решетки могут быть разбиты на «элементарные ячейки», которые в целом нейтральны.

Под действие электрического поля, в отличие от проводников, заряды в диэлектрике не срываются полем со своего места, а только слегка смещаются. Диэлектрик в отсутствии электрического поля условно можно представить как совокупность молекул, в каждой из которых положительные и отрицательные заряды равные по величине распределены по всему объему вещества. В состоянии поляризации диэлектрика заряды каждой молекулы смещаются в противоположные стороны, таким образом, один конец молекулы становится положительно заряженным, другой отрицательно. То есть молекула превращается в электрический диполь. Равнодействующая электрических сил, которые действуют на нейтральную молекулу диэлектрика в однородном поле, равна нулю, так как центр тяжести молекулы остается неподвижным. Молекула просто деформируется.

Существуют диэлектрики, в которых молекулы имеют дипольный момент в отсутствии электрического поля (полярные молекулы). Если поле отсутствует, то полярные молекулы участвуют в тепловом движении, ориентированы беспорядочно. При внесении диэлектрика в поле, молекулы ориентируются в основном в направлении поля. Следовательно, диэлектрик поляризуется. У симметричных молекул, например, $O_2, N_2,$ при отсутствии поля центы тяжести отрицательных и положительных зарядов совпадают, вследствие, чего собственного дипольного момента у молекул нет (неполярные молекулы). У несимметричных молекул (

Вектор поляризации

Степень поляризации диэлектрика характеризуется поляризованностью ($overrightarrow$) или вектором поляризации:

где $overrightarrow$ — дипольный момент элемента диэлектрика. Для неполярных молекул вектор поляризованности можно определить, как:

где суммирование идет относительно всех молекул в объеме $triangle V$. $N$ — концентрация молекул, $overrightarrow$ — индуцированный дипольный момент (Он одинаковый у всех молекул). $overrightarrowuparrow uparrow overrightarrow.$

Формула поляризованности для полярных молекул имеет вид:

где $leftlangle overrightarrow

rightrangle $ — среднее значение дипольных моментов, которые равны по модулю, но разнонаправлены. В изотропных диэлектриках средние дипольные моменты совпадают по направлению с напряженностью внешнего электрического поля. У диэлектриков с полярного типа молекулами, вклад в поляризованность от наведенных зарядов много меньше, чем вклад от переориентации поля.

Ионная решеточная поляризации описывается формулой (3). В большинстве случаев такая поляризация является анизотропной.

Если представить плоский конденсатор, который заполнен диэлектриком (рис.1), то на левой обкладке его находится положительный заряд, на правой — отрицательный. Так как притягиваются разноименные заряды, то у положительной обкладки возникнет на поверхности диэлектрика отрицательный заряд, а у правой (отрицательной) — положительный заряд диэлектрика. Получается, что поле, которое создают поляризационные заряды, направлено против поля, которое создают обкладки, то есть диэлектрик ослабляет поле.

Диэлектрики

q, -q$ — заряды на обкладках конденсатора.

$overrightarrow$ — напряженность поля, которое создается обкладками конденсатора.

$-q’, +q’$ -заряды диэлектрика.

$overrightarrow’$ — напряженность поля, которое создается в результате поляризации диэлектрика.

Влияние вещества на электрические и магнитные поля было открыто Фарадеем эмпирически. Именно он ввел в науку термины диэлектрик и диэлектрическая постоянная.

Если однородный изотропный диэлектрик заполняет полностью объем, который ограничен эквипотенциальными поверхностями поля сторонних зарядов, то напряженность поля внутри диэлектрика в $varepsilon $ раз меньше, чем напряженность поля сторонних зарядов.

Напряженность поля точечного заряда, который находится в диэлектрике с диэлектрической проницаемостью $varepsilon$, равна:

Закон Кулона для зарядов, находящихся в жидком и газообразном диэлектрике имеет вид:

Начинай год правильно
Выигрывай призы на сумму 400 000 ₽

Задание: Бесконечную плоскую пластину из однородного изотропного диэлектрика поместили в однородное электростатическое поле напряженностью $E=200frac$ перпендикулярно силовым линиям поля. Диэлектрическая проницаемость диэлектрика равна 2. Какова напряженность поля внутри диэлектрика.

Поле в вакууме в $varepsilon $ раз сильнее, чем в диэлектрике, поэтому запишем, что:

Ответ: Напряженность поля в пластине будет 100$frac$.

Задание: Заряженные шарики имеют массы $m_1=m_2=m. Они $подвешены на нитях одинаковой длины в одной точке, их заряды равны $q_1$ и $q_2$.(рис.1). Сначала они находятся в воздухе (диэлектрическая проницаемость

Диэлектрики

Диэлектриками называют вещества, которые не способны проводить электрический ток.

Изоляторов, которые абсолютно не проводят электрический ток, в природе не существует. Диэлектрики в $10^ -10^$ раз хуже проводят ток, чем проводники. Дело в том, что в диэлектриках отсутствуют свободные заряды.

Если диэлектрик внести в электрическое поле, то и поле, и сам диэлектрик сильно изменяются. В изначально не заряженных диэлектриках в присутствии поля возникают электрические заряды. Происходит явление поляризации вещества, то есть на диэлектрике в поле возникают электрические полюсы. Заряды, которые появляются при этом, называют поляризационными зарядами. Отделить друг от друга поляризационные заряды не возможно. В этом состоит их существенное отличие от индукционных зарядов в проводниках. Такое отличие объясняется тем, что в металлах присутствуют электроны, которые могут перемещаться на значительные расстояния. В диэлектриках положительные и отрицательные заряды связаны между собой и могут смещаться только в пределах одной молекулы, то есть на очень небольшие расстояния.

Получи помощь с рефератом от ИИ-шки
ИИ ответит за 2 минуты

Диэлектрики состоят или из нейтральных молекул, или из заряженных ионов, которые закреплены в положениях равновесия, например в узлах кристаллической решетки. Ионные кристаллические решетки могут быть разбиты на «элементарные ячейки», которые в целом нейтральны.

Под действие электрического поля, в отличие от проводников, заряды в диэлектрике не срываются полем со своего места, а только слегка смещаются. Диэлектрик в отсутствии электрического поля условно можно представить как совокупность молекул, в каждой из которых положительные и отрицательные заряды равные по величине распределены по всему объему вещества. В состоянии поляризации диэлектрика заряды каждой молекулы смещаются в противоположные стороны, таким образом, один конец молекулы становится положительно заряженным, другой отрицательно. То есть молекула превращается в электрический диполь. Равнодействующая электрических сил, которые действуют на нейтральную молекулу диэлектрика в однородном поле, равна нулю, так как центр тяжести молекулы остается неподвижным. Молекула просто деформируется.

Существуют диэлектрики, в которых молекулы имеют дипольный момент в отсутствии электрического поля (полярные молекулы). Если поле отсутствует, то полярные молекулы участвуют в тепловом движении, ориентированы беспорядочно. При внесении диэлектрика в поле, молекулы ориентируются в основном в направлении поля. Следовательно, диэлектрик поляризуется. У симметричных молекул, например, $O_2, N_2,$ при отсутствии поля центы тяжести отрицательных и положительных зарядов совпадают, вследствие, чего собственного дипольного момента у молекул нет (неполярные молекулы). У несимметричных молекул (

2O, CO$) центры тяжести сдвинуты друг относительно друга, в результате чего молекулы имеют дипольный момент и называются полярными.

Существуют диэлектрические кристаллы (ионные кристаллы), которые строятся из ионов противоположного знака. Подобный кристалл состоит из двух кристаллических решеток, положительной и отрицательной, вдвинутых одна в другую. Кристалл в целом можно уподобить гигантской молекуле. При наложении электрического поля происходит сдвиг одной решетки относительно другой, так происходит поляризация ионных кристаллов. Существуют кристаллы, которые поляризованы и без поля. При дальнейшем изучении поведения диэлектриков в электрических полях механизм возникновения поляризации значения иметь не будет. Существенным является лишь то, что поляризация диэлектрика проявляется через возникновение некомпенсированных макроскопических зарядов. Когда диэлектрик не поляризован, объемная плотность его зарядов ($rho $) и поверхностная плотность ($sigma $) равны нулю. В результате поляризации $sigma ne 0$, а иногда и $rho ne 0.$ Поляризация сопровождается возникновением в тонком поверхностном слое диэлектрика избытка связанных зарядов одного знака. В том случае, если перпендикулярная составляющая напряженности поля $overrightarrowne 0$ на выделенном участке, то под действием поля заряды одного знака уходят внутрь, а другого выходят наружу.

1$) за тем погружены в жидкость

Диэлектрики

Диэлектриками называют вещества, которые не способны проводить электрический ток.

Изоляторов, которые абсолютно не проводят электрический ток, в природе не существует. Диэлектрики в $10^ -10^$ раз хуже проводят ток, чем проводники. Дело в том, что в диэлектриках отсутствуют свободные заряды.

Если диэлектрик внести в электрическое поле, то и поле, и сам диэлектрик сильно изменяются. В изначально не заряженных диэлектриках в присутствии поля возникают электрические заряды. Происходит явление поляризации вещества, то есть на диэлектрике в поле возникают электрические полюсы. Заряды, которые появляются при этом, называют поляризационными зарядами. Отделить друг от друга поляризационные заряды не возможно. В этом состоит их существенное отличие от индукционных зарядов в проводниках. Такое отличие объясняется тем, что в металлах присутствуют электроны, которые могут перемещаться на значительные расстояния. В диэлектриках положительные и отрицательные заряды связаны между собой и могут смещаться только в пределах одной молекулы, то есть на очень небольшие расстояния.

Получи помощь с рефератом от ИИ-шки
ИИ ответит за 2 минуты

Диэлектрики состоят или из нейтральных молекул, или из заряженных ионов, которые закреплены в положениях равновесия, например в узлах кристаллической решетки. Ионные кристаллические решетки могут быть разбиты на «элементарные ячейки», которые в целом нейтральны.

Под действие электрического поля, в отличие от проводников, заряды в диэлектрике не срываются полем со своего места, а только слегка смещаются. Диэлектрик в отсутствии электрического поля условно можно представить как совокупность молекул, в каждой из которых положительные и отрицательные заряды равные по величине распределены по всему объему вещества. В состоянии поляризации диэлектрика заряды каждой молекулы смещаются в противоположные стороны, таким образом, один конец молекулы становится положительно заряженным, другой отрицательно. То есть молекула превращается в электрический диполь. Равнодействующая электрических сил, которые действуют на нейтральную молекулу диэлектрика в однородном поле, равна нулю, так как центр тяжести молекулы остается неподвижным. Молекула просто деформируется.

Существуют диэлектрики, в которых молекулы имеют дипольный момент в отсутствии электрического поля (полярные молекулы). Если поле отсутствует, то полярные молекулы участвуют в тепловом движении, ориентированы беспорядочно. При внесении диэлектрика в поле, молекулы ориентируются в основном в направлении поля. Следовательно, диэлектрик поляризуется. У симметричных молекул, например, $O_2, N_2,$ при отсутствии поля центы тяжести отрицательных и положительных зарядов совпадают, вследствие, чего собственного дипольного момента у молекул нет (неполярные молекулы). У несимметричных молекул (

2O, CO$) центры тяжести сдвинуты друг относительно друга, в результате чего молекулы имеют дипольный момент и называются полярными.

Существуют диэлектрические кристаллы (ионные кристаллы), которые строятся из ионов противоположного знака. Подобный кристалл состоит из двух кристаллических решеток, положительной и отрицательной, вдвинутых одна в другую. Кристалл в целом можно уподобить гигантской молекуле. При наложении электрического поля происходит сдвиг одной решетки относительно другой, так происходит поляризация ионных кристаллов. Существуют кристаллы, которые поляризованы и без поля. При дальнейшем изучении поведения диэлектриков в электрических полях механизм возникновения поляризации значения иметь не будет. Существенным является лишь то, что поляризация диэлектрика проявляется через возникновение некомпенсированных макроскопических зарядов. Когда диэлектрик не поляризован, объемная плотность его зарядов ($rho $) и поверхностная плотность ($sigma $) равны нулю. В результате поляризации $sigma ne 0$, а иногда и $rho ne 0.$ Поляризация сопровождается возникновением в тонком поверхностном слое диэлектрика избытка связанных зарядов одного знака. В том случае, если перпендикулярная составляющая напряженности поля $overrightarrowne 0$ на выделенном участке, то под действием поля заряды одного знака уходят внутрь, а другого выходят наружу.

$ Каково отношение диэлектрических проницаемостей $(frac<_><_1>)$, если при погружении в жидкость системы из шариков угол расхождения нитей не изменился? Отношение плотности шариков к плотности диэлектрика ($frac_>_d>$)=b.

Пример 2 и 3

Запишем условие равновесия шарика (одного, так как система симметрична) в воздухе:

Запишем условие равновесия шарика (одного) в жидкости:

Запишем проекции уравнения (2.1.) на оси:

Проекции уравнения (2.2) на оси:

Разделим уравнение (2.3) на (2.4), получим:

Уравнение (2.5) на уравнение (2.6), имеем:

По закону Кулона запишем выражения для $F_, F_$:

Модуль силы Архимеда равен:

Подставим в уравнение (2.8) уравнения (2.9) и (2.10), получим:

Ответ: Диэлектрическая проницаемость жидкости должна быть $frac_2>=frac$.

2O, CO$) центры тяжести сдвинуты друг относительно друга, в результате чего молекулы имеют дипольный момент и называются полярными.

Существуют диэлектрические кристаллы (ионные кристаллы), которые строятся из ионов противоположного знака. Подобный кристалл состоит из двух кристаллических решеток, положительной и отрицательной, вдвинутых одна в другую. Кристалл в целом можно уподобить гигантской молекуле. При наложении электрического поля происходит сдвиг одной решетки относительно другой, так происходит поляризация ионных кристаллов. Существуют кристаллы, которые поляризованы и без поля. При дальнейшем изучении поведения диэлектриков в электрических полях механизм возникновения поляризации значения иметь не будет. Существенным является лишь то, что поляризация диэлектрика проявляется через возникновение некомпенсированных макроскопических зарядов. Когда диэлектрик не поляризован, объемная плотность его зарядов ($rho $) и поверхностная плотность ($sigma $) равны нулю. В результате поляризации $sigma ne 0$, а иногда и $rho ne 0.$ Поляризация сопровождается возникновением в тонком поверхностном слое диэлектрика избытка связанных зарядов одного знака. В том случае, если перпендикулярная составляющая напряженности поля $overrightarrowne 0$ на выделенном участке, то под действием поля заряды одного знака уходят внутрь, а другого выходят наружу.

Оцените статью
TutShema
Добавить комментарий