Fænomener som dielektrisk modtagelighed og permittivitet findes ikke kun i fysik, men også i hverdagen. I denne forbindelse er det nødvendigt at bestemme betydningen af disse fænomener i videnskaben, deres indflydelse og anvendelse i hverdagen.
Bestemmelse af spænding
Intensitet er en vektorstørrelse i fysik, som beregnes ud fra den kraft, der påvirker en enkelt positiv ladning placeret ved punktet af feltet, der undersøges. Efter at dielektriket er placeret i et eksternt elektrostatisk felt, får det et dipolmoment, med andre ord bliver det polariseret. For kvantitativt at beskrive polariseringen i et dielektrikum bruges polarisering - et vektorfysisk indeks beregnet som dipolmomentet af dielektrikumets volumenværdi.
Intensitetsvektoren efter at have passeret gennem ansigtet mellem to dielektrika undergår pludselige ændringer, hvilket forårsager interferens under beregningen af elektrostatiske felter. I denne henseende introduceres en yderligere karakteristik - vektorenelektrisk forskydning.
Ved at bruge permittiviteten kan du finde ud af, hvor mange gange et dielektrikum kan svække et eksternt felt. For mest rationelt at forklare elektrostatiske felter i dielektrikum bruges den elektriske forskydningsvektor.
Grundlæggende definitioner
Et mediums absolutte permittivitet er en koefficient, der er inkluderet i den matematiske notation af Coulombs lov og ligningen for forholdet mellem den elektriske feltstyrke og elektrisk induktion. Den absolutte permittivitet kan repræsenteres som produktet af mediets relative permittivitet og elektricitetskonstanten.
Dielektrisk modtagelighed, kaldet et stofs polariserbarhed, er en fysisk størrelse, der kan polariseres under indflydelse af et elektrisk felt. Det er også koefficienten for lineær forbindelse af det eksterne elektriske felt med polariseringen af dielektrikumet i et lille felt. Formlen for den dielektriske susceptibilitet er skrevet som: X=na.
I de fleste tilfælde har dielektrikum en positiv dielektrisk følsomhed, mens denne værdi er dimensionsløs.
Ferroelektricitet er et fysisk fænomen, der findes i visse krystaller, kaldet ferroelektriske stoffer, ved bestemte temperaturværdier. Det består i udseendet af spontan polarisering i en krystal selv uden et eksternt elektrisk felt. Forskellen mellem ferroelektrik og pyroelektrik erat deres krystalmodifikation i visse temperaturområder ændres, og tilfældig polarisering forsvinder.
Elektrikere i marken opfører sig ikke som ledere, men de deler fælles karakteristika. Et dielektrikum adskiller sig fra en leder i fravær af gratis ladede bærere. De er der, men i minimale mængder. I en leder vil en elektron, der bevæger sig frit i et metals krystalgitter, blive en lignende ladningsbærer. Imidlertid er elektroner i et dielektrikum bundet til deres egne atomer og kan ikke bevæge sig let. Efter introduktionen af dielektrikum i et felt med elektricitet, vises elektrisering i det, som en leder. Forskellen fra et dielektrikum er, at elektroner ikke bevæger sig frit i hele volumen, som det gør i en leder. Men under påvirkning af et eksternt elektrisk felt opstår der en lille forskydning af ladninger inde fra stofmolekylet: en positiv vil blive forskudt i retning af feltet, og en negativ vil være omvendt.
I denne forbindelse får overfladen en vis ladning. Proceduren for udseendet af en ladning på overfladen af et stof under påvirkning af elektriske felter kaldes dielektrisk polarisering. Hvis alle partikler i et homogent og upolært dielektrikum med en vis koncentration af molekyler er ens, så vil polarisationen også være den samme. Og i tilfælde af dielektrikumets dielektriske følsomhed vil denne værdi være dimensionsløs.
bundne gebyrer
På grund af polariseringsprocessen opstår ukompenserede ladninger i volumenet af et dielektrisk stof, kaldet polarisering eller bundet. partikler,med disse ladninger, er til stede i molekylernes ladninger og under indflydelse af et eksternt elektrisk felt forskydes de fra ligevægtspositionen uden at forlade det molekyle, hvori de er placeret.
Bundne ladninger er kendetegnet ved overfladedensitet. Mediets dielektriske modtagelighed og permeabilitet bestemmer, hvor mange gange bindingskraften af to elektriske ladninger i rummet er mindre end den samme indikator i vakuum.
Den relative luftmodtagelighed og permeabilitet for de fleste andre gasser under standardbetingelser er tæt på enhed (på grund af det lille fly). Den relative dielektriske følsomhed og permittivitet i ferroelektrik er titusinder og hundredetusinder på adskillelsesoverfladen af et par dielektriske stoffer med forskellig absolut permittivitet og susceptibilitet af stoffet, såvel som ens tangentielle styrkekomponenter mellem dem.
Blandt mange praktiske situationer er der et møde med overgangen af strøm fra et metallegeme til den omgivende verden, mens den specifikke ledningsevne af sidstnævnte er flere gange mindre end ledningsevnen af dette legeme. Lignende situationer kan opstå, for eksempel under passagen af strøm gennem metalelektroder, der er begravet i jorden. Ofte bruges stålelektroder. Hvis opgaven er at bestemme den dielektriske følsomhed af glas, så vil opgaven være noget kompliceret af, at dette stof har en ion-afspændende egenskab, på grund af hvilken en lilleforsinkethed.
På grænsen af et par dielektrika med forskellige permeabiliteter i nærvær af et eksternt felt, vises polarisationsladninger med forskellige indekser med forskellige overfladetætheder. Sådan opnås en ny betingelse for feltlinjens brydning under overgangen fra et dielektrikum til et andet.
Brydningsloven i tilfælde af strømlinjer i sin form kan betragtes som svarende til loven om brydning af forskydningslinjer på grænsen til to dielektrika i elektrostatiske felter.
Hver krop og hvert stof i den omgivende verden har visse elektriske egenskaber. Årsagen til dette ligger i den molekylære og atomare struktur - tilstedeværelsen af ladede partikler, der er i en indbyrdes forbundet eller fri tilstand.
Hvis stoffet ikke er påvirket af et eksternt felt, så er sådanne dele placeret, balancerende hinanden, i det samlede totale volumen uden at skabe yderligere elektriske felter. Hvis der sker en anvendelse af elektrisk energi udefra, vil en omfordeling af ladninger opstå inde i de eksisterende molekyler og atomer, hvilket vil føre til fremkomsten af sit eget indre felt, som vil blive rettet mod det ydre.
Når det anvendte eksterne felt angives som E0 og intern E', vil hele feltet E være summen af disse værdier.
Alle stoffer i elektricitet er norm alt opdelt i:
- conductors;
- dielektrik.
Denne klassificering har eksisteret i lang tid, men er ikke helt nøjagtig, da videnskaben længe har opdaget kroppe med nye eller kombineredestoffets egenskaber.
Conductors
Da ledende stoffer kan være medier, hvor der er gratis afgifter. Metaller betragtes ofte som sådanne sager, da deres struktur indebærer den konstante tilstedeværelse af frie elektroner, der kan bevæge sig inde i hele stoffets hulrum. Mediets dielektriske følsomhed giver dig mulighed for at deltage i den termiske proces
Hvis lederen er isoleret fra påvirkningen af et eksternt elektrisk felt, så opstår der en balance inde i den mellem positive og negative ladninger. Denne tilstand forsvinder øjeblikkeligt, når en leder dukker op i et elektrisk felt, som omfordeler ladede partikler med sin energi og fremkalder forekomsten af ubalancerede ladninger med en positiv og negativ værdi på den ydre overflade
Dette fænomen kaldes elektrostatisk induktion. De ladninger, der dukkede op under dets virkning på overfladen af metallet, kaldes induktionsladninger.
De induktive ladninger, der er opstået i lederen, skaber deres eget felt, som kompenserer for påvirkningen af det ydre felt inde i lederen. I denne henseende vil indikatoren for det totale elektrostatiske felt blive kompenseret og lig med 0. Potentialerne for hvert punkt indeni og udenfor er ens.
Dette resultat indikerer, at inde i lederen (selv med et eksternt felt tilsluttet) er der ingen forskel i potentialer og intet elektrostatisk felt. Dette faktum bruges i afskærmning på grund af brugenmetode til elektro-optisk beskyttelse af en person og elektrisk udstyr, der er følsomt over for felter, især højpræcisionsmåleinstrumenter og mikroprocessorteknologi.
Der er også en sammenhæng mellem permittivitet og modtagelighed. Det kan dog udtrykkes ved hjælp af en formel. Så forholdet mellem den dielektriske konstant og den dielektriske susceptibilitet har følgende notation: e=1+X.
ESD-princip
Ved hjælp af afskærmning bruges tøj og sko lavet af materialer med ledende egenskaber, herunder hatte, i energisektoren til sikkerhed for personale, der arbejder under forhold med høj spænding fremkaldt af højspændingsanordninger. Det elektrostatiske felt trænger ikke ind i lederen, for når lederen indføres i det elektriske felt, vil det blive kompenseret af det felt, der opstår på grund af frie ladningers bevægelse.
Dielektrik
Dette navn tilhører stoffer, der har isolerende egenskaber. De indeholder kun indbyrdes forbundne afgifter, ikke gratis. Hver positiv partikel i dem vil være bundet til en negativ inde i et atom med en fælles neutral ladning uden fri bevægelse. De er fordelt inde fra dielektrikkerne og kan ikke ændre deres position under påvirkning af eksterne felter. Samtidig medfører stoffets dielektriske modtagelighed og den resulterende energi stadig visse ændringer i stoffets struktur. Inde fra atomet og molekylet ændres forholdetpositive og negative ladninger af partiklen, og ekstra ubalancerede indbyrdes forbundne ladninger vises på overfladen af stoffet, hvilket skaber et indre elektrisk felt. Den er rettet mod den spænding, der påføres udefra.
Dette fænomen kaldes dielektrisk polarisering. Det kan karakteriseres ved, at der opstår et elektrisk felt inde fra stoffet, forårsaget af påvirkning af ekstern energi, men svækket af modvirkning af det indre felt.
Typer af polarisering
Inde i dielektrikkerne kan det repræsenteres af to typer:
- orientering;
- elektronisk.
Den første type har også et ekstra navn - dipolpolarisering. Denne egenskab er iboende i dielektrikum med forskudte centre ved den positive og negative ladning, som skaber molekyler fra små dipoler - en neutral kombination af et par ladninger. Dette fænomen er typisk for et flydende, svovlbrinte, båret nitrogen.
Uden påvirkning af et eksternt elektrisk felt i disse stoffer, er molekylære dipoler orienteret tilfældigt under påvirkning af eksisterende temperaturændringer, når en elektrisk ladning ikke vises på ydersiden af dielektrikumet.
Dette billede ændrer sig under påvirkning af energi påført udefra, når dipolerne ikke ændrer deres orientering meget og ukompenserede makroskopiske bundne ladninger vises på overfladen, hvilket skaber et felt med den modsatte retning af feltet påført udefra.
Elektronisk polarisering, elastiskmekanisme
Dette fænomen opstår i ikke-polære dielektrika - materialer af en anden type med molekyler, hvori der ikke er noget dipolmoment, som under påvirkning af et eksternt felt deformeres, så kun positive ladninger er orienteret i retning af den eksterne feltvektor og negative ladninger - i den modsatte retning
Som et resultat fungerer hvert molekyle som en elektrisk dipol orienteret langs aksen af det påførte ydre felt. På lignende måde optræder et eget felt på den ydre overflade, som har den modsatte retning.
Polarisering af et ikke-polært dielektrikum
For disse stoffer er ændringen af molekyler og den efterfølgende polarisering fra påvirkning af feltet udenfor ikke afhængig af deres bevægelse under påvirkning af temperatur. Methan CH4 kan bruges som et ikke-polært dielektrikum. De numeriske indikatorer for det indre felt for begge dielektrika vil i begyndelsen ændre sig i størrelse i forhold til ændringen i det ydre felt, og efter mætning opstår effekter af en ikke-lineær type. De opstår, når hver molekylær dipol er linet op langs kraftlinjerne i nærheden af polære dielektrika, eller der opstår ændringer i ikke-polære stoffer, forårsaget af en stærk deformation af atomer og molekyler fra en stor mængde energi påført udefra. I praktiske tilfælde sker dette ekstremt sjældent.
Dielektrisk konstant
Blandt isoleringsmaterialer tildeles elektriske indikatorer en seriøs rolle og en sådan karakteristik som dielektrisk konstant. Begge bedømmes ud fra to forskellige karakteristika:
- absolut værdi;
- relativ indikator.
Udtrykket absolut permittivitet af et stof henviser til den matematiske notation af Coulombs lov. Med dens hjælp beskrives forholdet mellem induktionsvektoren og intensiteten i form af en koefficient.
