Fenomena seperti kerentanan dielektrik dan kebolehpelan ditemui bukan sahaja dalam fizik, tetapi juga dalam kehidupan seharian. Dalam hal ini, adalah perlu untuk menentukan maksud fenomena ini dalam sains, pengaruh dan aplikasinya dalam kehidupan seharian.
Penentuan ketegangan
Intensiti ialah kuantiti vektor dalam fizik, yang dikira daripada daya yang mempengaruhi satu cas positif yang diletakkan pada titik medan yang dikaji. Selepas dielektrik diletakkan dalam medan elektrostatik luaran, ia memperoleh momen dipol, dengan kata lain, ia menjadi terkutub. Untuk menerangkan secara kuantitatif polarisasi dalam dielektrik, polarisasi digunakan - indeks fizikal vektor dikira sebagai momen dipol bagi nilai isipadu dielektrik.
Vektor keamatan selepas melalui muka antara dua dielektrik mengalami perubahan mendadak, menyebabkan gangguan semasa pengiraan medan elektrostatik. Dalam hal ini, ciri tambahan diperkenalkan - vektoranjakan elektrik.
Dengan menggunakan kemiringan, anda boleh mengetahui berapa kali dielektrik boleh melemahkan medan luaran. Untuk menerangkan secara rasional medan elektrostatik dalam dielektrik, vektor anjakan elektrik digunakan.
Takrifan asas
Kemiringan mutlak medium ialah pekali yang termasuk dalam tatatanda matematik hukum Coulomb dan persamaan hubungan antara kekuatan medan elektrik dan aruhan elektrik. Kebolehtelapan mutlak boleh diwakili sebagai hasil darab kebolehtelapan relatif medium dan pemalar elektrik.
Kerentanan dielektrik, dipanggil kebolehpolaran bahan, ialah kuantiti fizik yang boleh terkutub di bawah pengaruh medan elektrik. Ia juga merupakan pekali sambungan linear medan elektrik luaran dengan polarisasi dielektrik dalam medan kecil. Formula untuk kerentanan dielektrik ditulis sebagai: X=na.
Dalam kebanyakan kes, dielektrik mempunyai kerentanan dielektrik yang positif, manakala nilai ini tidak berdimensi.
Feroelektrik ialah fenomena fizikal yang terdapat dalam kristal tertentu, dipanggil ferroelektrik, pada nilai suhu tertentu. Ia terdiri daripada kemunculan polarisasi spontan dalam kristal walaupun tanpa medan elektrik luaran. Perbezaan antara ferroelektrik dan piroelektrik ialahbahawa dalam julat suhu tertentu pengubahsuaian kristalnya berubah, dan polarisasi rawak hilang.
Juruelektrik di lapangan tidak berkelakuan seperti konduktor, tetapi mereka berkongsi ciri yang sama. Dielektrik berbeza daripada konduktor jika tiada pembawa bercas percuma. Mereka ada di sana, tetapi dalam kuantiti yang minimum. Dalam konduktor, elektron yang bergerak bebas dalam kekisi kristal logam akan menjadi pembawa cas yang serupa. Walau bagaimanapun, elektron dalam dielektrik terikat pada atomnya sendiri dan tidak boleh bergerak dengan mudah. Selepas pengenalan dielektrik ke dalam medan dengan elektrik, elektrisasi muncul di dalamnya, seperti konduktor. Perbezaan daripada dielektrik ialah elektron tidak bergerak bebas sepanjang isipadu, seperti yang berlaku dalam konduktor. Walau bagaimanapun, di bawah pengaruh medan elektrik luaran, anjakan sedikit cas timbul dari dalam molekul bahan: yang positif akan disesarkan ke arah medan, dan yang negatif akan menjadi sebaliknya.
Dalam hal ini, permukaan memperoleh cas tertentu. Prosedur untuk penampilan cas pada permukaan bahan di bawah pengaruh medan elektrik dipanggil polarisasi dielektrik. Jika dalam dielektrik homogen dan nonpolar dengan kepekatan molekul tertentu semua zarah adalah sama, maka polarisasi juga akan sama. Dan dalam kes kerentanan dielektrik dielektrik, nilai ini akan menjadi tidak berdimensi.
Caj Terikat
Disebabkan oleh proses polarisasi, cas tidak terkompensasi muncul dalam isipadu bahan dielektrik, dipanggil polarisasi atau terikat. zarah,mempunyai cas ini, terdapat dalam cas molekul dan, di bawah pengaruh medan elektrik luaran, disesarkan daripada kedudukan keseimbangan tanpa meninggalkan molekul di mana ia berada.
Caj terikat dicirikan oleh ketumpatan permukaan. Kerentanan dielektrik dan kebolehtelapan medium menentukan berapa kali daya ikatan dua cas elektrik di angkasa adalah kurang daripada penunjuk yang sama dalam vakum.
Kerentanan udara relatif dan kebolehtelapan kebanyakan gas lain di bawah keadaan standard adalah hampir kepada perpaduan (disebabkan oleh satah yang kecil). Kecenderungan dan kebolehtulenan dielektrik relatif dalam feroelektrik ialah berpuluh-puluh dan ratusan ribu pada permukaan pengasingan sepasang dielektrik dengan kebolehtelapan mutlak dan kerentanan bahan yang berbeza, serta komponen kekuatan tangen yang sama di antara mereka.
Di antara banyak situasi praktikal, terdapat pertemuan dengan peralihan arus dari badan logam ke dunia sekeliling, manakala kekonduksian khusus yang terakhir adalah beberapa kali kurang daripada kekonduksian badan ini. Situasi yang sama boleh berlaku, sebagai contoh, semasa laluan arus melalui elektrod logam yang ditanam di dalam tanah. Selalunya elektrod keluli digunakan. Jika tugasnya adalah untuk menentukan kerentanan dielektrik kaca, maka tugas itu akan menjadi agak rumit oleh fakta bahawa bahan ini mempunyai sifat kelonggaran ion, yang disebabkan olehkelewatan.
Di sempadan sepasang dielektrik dengan kebolehtelapan berbeza dengan kehadiran medan luaran, cas polarisasi muncul dengan indeks berbeza dengan ketumpatan permukaan berbeza. Beginilah cara keadaan baharu untuk pembiasan garis medan semasa peralihan daripada dielektrik ke yang lain diperoleh.
Hukum biasan dalam kes garis arus dalam bentuknya boleh dianggap sama dengan hukum biasan garis sesaran di ambang dua dielektrik dalam medan elektrostatik.
Setiap badan dan bahan di dunia sekeliling mempunyai sifat elektrik tertentu. Sebabnya terletak pada struktur molekul dan atom - kehadiran zarah bercas yang berada dalam keadaan saling berkaitan atau bebas.
Jika bahan tidak dipengaruhi oleh medan luar, maka bahagian tersebut terletak, mengimbangi antara satu sama lain, dalam jumlah jumlah isipadu, tanpa mewujudkan medan elektrik tambahan. Jika terdapat penggunaan tenaga elektrik dari luar, pengagihan semula cas akan muncul di dalam molekul dan atom sedia ada, yang akan membawa kepada penampilan medan dalamannya sendiri, yang akan dihalakan ke arah luar.
Apabila menetapkan medan luaran yang digunakan sebagai E0 dan E dalaman, maka keseluruhan medan E akan menjadi jumlah nilai ini.
Semua bahan dalam elektrik biasanya dibahagikan kepada:
- konduktor;
- dielektrik.
Pengkelasan ini telah wujud sejak sekian lama, tetapi tidak sepenuhnya tepat, kerana sains telah lama menemui badan dengan baharu atau gabungansifat jirim.
Konduktor
Sebagai bahan konduktif boleh menjadi media yang terdapat caj percuma. Logam sering dianggap sebagai perkara sedemikian, kerana strukturnya membayangkan kehadiran berterusan elektron bebas yang boleh bergerak di dalam keseluruhan rongga bahan. Kerentanan dielektrik medium membolehkan anda menjadi peserta dalam proses terma
Jika konduktor diasingkan daripada pengaruh medan elektrik luar, maka keseimbangan muncul di dalamnya antara cas positif dan negatif. Keadaan ini serta-merta hilang apabila konduktor muncul dalam medan elektrik, yang mengagihkan semula zarah bercas dengan tenaganya dan mencetuskan kemunculan cas tidak seimbang dengan nilai positif dan negatif pada permukaan luar
Fenomena ini dipanggil aruhan elektrostatik. Caj yang muncul di bawah tindakannya pada permukaan logam dipanggil caj aruhan.
Caj induktif yang timbul dalam konduktor mencipta medannya sendiri, yang mengimbangi pengaruh medan luaran di dalam konduktor. Dalam hal ini, penunjuk jumlah medan elektrostatik akan diberi pampasan dan sama dengan 0. Potensi setiap titik di dalam dan di luar adalah sama.
Hasil ini menunjukkan bahawa di dalam konduktor (walaupun dengan medan luar disambungkan) tiada perbezaan dalam potensi dan tiada medan elektrostatik. Fakta ini digunakan dalam perisai kerana penggunaannyakaedah perlindungan elektro-optik seseorang dan peralatan elektrik yang sensitif kepada medan, terutamanya alat pengukur ketepatan tinggi dan teknologi mikropemproses.
Terdapat juga hubungan antara kebolehperbolehan dan kerentanan. Walau bagaimanapun, ia boleh dinyatakan menggunakan formula. Jadi hubungan antara pemalar dielektrik dan kerentanan dielektrik mempunyai tatatanda berikut: e=1+X.
prinsip ESD
Dengan bantuan perisai, pakaian dan kasut yang diperbuat daripada bahan dengan sifat konduktif, termasuk topi, digunakan dalam sektor tenaga untuk keselamatan kakitangan yang bekerja dalam keadaan ketegangan tinggi yang dicetuskan oleh peranti voltan tinggi. Medan elektrostatik tidak menembusi di dalam konduktor, kerana apabila konduktor dimasukkan ke dalam medan elektrik, ia akan mendapat pampasan oleh medan yang timbul akibat pergerakan cas percuma.
Dielektrik
Nama ini tergolong dalam bahan yang mempunyai kualiti penebat. Ia hanya mengandungi caj yang saling berkaitan, bukan caj percuma. Setiap zarah positif di dalamnya akan terikat kepada satu negatif di dalam atom dengan cas neutral biasa tanpa pergerakan bebas. Mereka diedarkan dari dalam dielektrik dan tidak boleh mengubah kedudukan mereka di bawah pengaruh medan luaran. Pada masa yang sama, kerentanan dielektrik bahan dan tenaga yang terhasil masih memerlukan perubahan tertentu dalam struktur bahan. Dari dalam atom dan molekul, nisbah berubahcas positif dan negatif zarah, dan cas saling tidak seimbang tambahan muncul pada permukaan bahan, mewujudkan medan elektrik dalaman. Ia dihalakan ke arah ketegangan yang dikenakan dari luar.
Fenomena ini dipanggil polarisasi dielektrik. Ia boleh dicirikan oleh fakta bahawa medan elektrik timbul dari dalam bahan, disebabkan oleh pengaruh tenaga luaran, tetapi dilemahkan oleh tindak balas medan dalaman.
Jenis polarisasi
Dielektrik dalam, ia boleh diwakili oleh dua jenis:
- orientasi;
- elektronik.
Jenis pertama juga mempunyai nama tambahan - polarisasi dipol. Sifat ini wujud dalam dielektrik dengan pusat sesar pada cas positif dan negatif, yang mencipta molekul daripada dipol kecil - gabungan neutral sepasang cas. Fenomena ini adalah tipikal bagi cecair, hidrogen sulfida, nitrogen yang dibawa.
Tanpa pengaruh medan elektrik luar dalam bahan ini, dipol molekul berorientasikan secara rawak di bawah pengaruh perubahan suhu sedia ada, apabila cas elektrik tidak muncul di bahagian luar dielektrik.
Gambar ini berubah di bawah tindakan tenaga yang dikenakan dari luar, apabila dipol tidak banyak mengubah orientasinya dan cas terikat makroskopik yang tidak terkompensasi muncul di permukaan, mewujudkan medan dengan arah yang bertentangan dengan medan yang digunakan dari luar.
Polarisasi elektronik, anjalmekanisme
Fenomena ini berlaku dalam dielektrik bukan kutub - bahan daripada jenis yang berbeza dengan molekul yang tidak mempunyai momen dipol, yang, di bawah tindakan medan luar, berubah bentuk supaya hanya cas positif yang berorientasikan dalam arah vektor medan luaran dan cas negatif - dalam arah bertentangan.
Akibatnya, setiap molekul berfungsi sebagai dipol elektrik yang berorientasikan sepanjang paksi medan luaran yang digunakan. Dengan cara yang sama, medan sendiri muncul di permukaan luar, yang mempunyai arah yang bertentangan.
Polarisasi dielektrik bukan kutub
Bagi bahan ini, perubahan molekul dan polarisasi seterusnya daripada pengaruh medan di luar tidak bergantung pada pergerakannya di bawah pengaruh suhu. Metana CH4 boleh digunakan sebagai dielektrik nonpolar. Penunjuk berangka medan dalaman untuk kedua-dua dielektrik pada mulanya akan berubah dalam magnitud mengikut kadar perubahan dalam medan luaran, dan selepas tepu, kesan jenis tak linear muncul. Ia muncul apabila setiap dipol molekul berbaris di sepanjang garis daya berhampiran dielektrik kutub, atau perubahan dalam bahan bukan kutub berlaku, disebabkan oleh ubah bentuk atom dan molekul yang kuat daripada sejumlah besar tenaga yang digunakan dari luar. Dalam kes praktikal, ini sangat jarang berlaku.
Malar Dielektrik
Antara bahan penebat, peranan serius diberikan kepada penunjuk elektrik dan ciri seperti pemalar dielektrik. Kedua-duanya dinilai oleh dua ciri berbeza:
- nilai mutlak;
- penunjuk relatif.
Istilah ketelusan mutlak sesuatu bahan merujuk kepada tatatanda matematik hukum Coulomb. Dengan bantuannya, hubungan antara vektor aruhan dan keamatan diterangkan dalam bentuk pekali.
