dielektrik sabiti nedir

Bizi çevreleyen her madde veya cisim belirli elektriksel özelliklere sahiptir. Bunun nedeni moleküler ve atomik yapıdır: karşılıklı olarak bağlı veya serbest halde yüklü parçacıkların varlığı.

Maddeye hiçbir dış elektrik alanı etkimediğinde, bu parçacıklar birbirlerini dengeleyecek ve toplam hacmin tamamında ek bir elektrik alanı oluşturmayacak şekilde dağılırlar. Elektrik enerjisinin moleküller ve atomlar içinde harici olarak uygulanması durumunda, yüklerin yeniden dağıtılması meydana gelir, bu da kendi iç elektrik alanının harici olana karşı yönlendirilmesine yol açar.

Uygulanan dış alanın vektörü «E0» ve içteki «E '» olarak gösterilirse, toplam alan «E» bu iki niceliğin enerjisinin toplamı olacaktır.

Elektrikte, maddeleri ikiye ayırmak gelenekseldir:

• teller;

• dielektrikler.

Bu sınıflandırma, birçok cismin farklı veya birleşik özelliklere sahip olması nedeniyle oldukça keyfi olmasına rağmen uzun süredir var olmuştur.

İletkenler

İletken olarak ücretsiz ücreti olan taşıyıcılar kullanılır.Çoğu zaman, metaller iletken görevi görür, çünkü yapılarında her zaman maddenin hacmi boyunca hareket edebilen ve aynı zamanda termal işlemlere katılan serbest elektronlar bulunur.

Bir iletken dış elektrik alanlarının etkisinden izole edildiğinde, içinde iyon kafeslerinden ve serbest elektronlardan bir pozitif ve negatif yük dengesi yaratılır. Bu denge anında bozulur. elektrik alanındaki bir iletken — yüklü parçacıkların yeniden dağılımının başladığı ve dış yüzeyde pozitif ve negatif değerlere sahip dengesiz yüklerin ortaya çıktığı enerji nedeniyle.

Bu olguya genellikle elektrostatik indüksiyon denir... Metallerin yüzeyinde yüklediği yüklere indüksiyon yükleri denir.

İletkende oluşan endüktif yükler, iletken içindeki harici E0'ın etkisini telafi eden bir öz alan E' oluşturur. Bu nedenle, toplam, toplam elektrostatik alanın değeri kompanze edilir ve 0'a eşittir. Bu durumda, hem içerideki hem de dışarıdaki tüm noktaların potansiyelleri aynıdır.

Elde edilen sonuç, iletkenin içinde, bağlı bir dış alan olsa bile, hiçbir potansiyel fark ve elektrostatik alan olmadığını göstermektedir. Bu gerçek, ekranlamada kullanılır - indüklenen alanlara duyarlı insanların ve elektrikli ekipmanların elektrostatik koruma yönteminin uygulanması, özellikle hassas ölçüm cihazları ve mikroişlemci teknolojisi.

Şapkalar dahil olmak üzere iletken ipliklere sahip kumaşlardan yapılmış korumalı giysiler ve ayakkabılar, yüksek voltajlı ekipman tarafından oluşturulan yüksek voltaj koşullarında çalışan personeli korumak için elektrikte kullanılır.

dielektrikler

Bu, yalıtkan özelliklere sahip maddelerin adıdır. Yalnızca birbirine bağlı ücretler içerirler, bedava ürünler içermezler. Hepsinin nötr bir atoma bağlı, hareket özgürlüğünden yoksun pozitif ve negatif parçacıkları vardır. Dielektrik içinde dağıtılırlar ve uygulanan E0 dış alanının etkisi altında hareket etmezler.

Bununla birlikte, enerjisi hala maddenin yapısında belirli değişikliklere neden olur - atomların ve moleküllerin içinde, pozitif ve negatif parçacıkların oranı değişir ve maddenin yüzeyinde, bir iç elektrik alanı oluşturan aşırı, dengesiz ilişkili yükler ortaya çıkar. E'. Dışarıdan uygulanan gerilime karşı yönelir.

Bu fenomen denir dielektrik polarizasyon... Maddenin içinde, E0 dış enerjisinin etkisiyle oluşan, ancak iç E'nin muhalefetiyle zayıflamış bir elektrik alanının E ortaya çıkmasıyla karakterize edilir.

Polarizasyon türleri

Dielektriklerin içinde iki tiptir:

1. yönlendirme;

2. elektronik.

İlk tip, dipol polarizasyon ek adına sahiptir. Mikroskobik dipollerin moleküllerini oluşturan negatif ve pozitif yüklerde kaydırılmış merkezlere sahip dielektriklerde doğaldır - nötr bir iki yük seti. Bu su, nitrojen dioksit, hidrojen sülfürün karakteristiğidir.

Harici bir elektrik alanının etkisi olmadan, bu tür maddelerin moleküler dipolleri, çalışma sıcaklığındaki işlemlerin etkisi altında kaotik bir şekilde yönlendirilir. Aynı zamanda, dielektrikin iç hacminin hiçbir noktasında ve dış yüzeyinde elektrik yükü yoktur.

Bu resim, dışardan uygulanan enerjinin etkisi altında, dipoller yönlerini hafifçe değiştirdiğinde ve yüzeyde dengelenmemiş makroskobik bağlı yüklerin bölgeleri belirdiğinde, uygulanan E0'ın tersi yönde bir E' alanı oluşturduğunda değişir.

Bu tür bir polarizasyonla, sıcaklığın süreçler üzerinde büyük bir etkisi vardır, termal harekete neden olur ve yön bozucu faktörler yaratır.

Elektronik polarizasyon, elastik mekanizma

Polar olmayan dielektriklerde kendini gösterir - bir dipol momentinden yoksun moleküllere sahip farklı tipteki malzemeler, bir dış alanın etkisi altında deforme olur, böylece pozitif yükler E0 vektörü yönünde yönlendirilir ve negatif yükler zıt yöndedir.

Sonuç olarak, moleküllerin her biri, uygulanan alanın ekseni boyunca yönlendirilmiş bir elektrik dipolü gibi davranır. Bu şekilde, dış yüzeyde ters yönde E alanlarını oluştururlar.

Bu tür maddelerde, moleküllerin deformasyonu ve dolayısıyla bir dış alanın etkisinden kaynaklanan polarizasyon, sıcaklık etkisi altındaki hareketlerine bağlı değildir. Metan CH4, polar olmayan bir dielektrik örneği olarak gösterilebilir.

İki dielektrik tipinin iç alanının sayısal değeri, önce dış alanın artmasıyla doğru orantılı olarak büyüklük olarak değişir ve ardından doygunluğa ulaşıldığında doğrusal olmayan etkiler ortaya çıkar. Tüm moleküler dipoller, polar dielektriklerin kuvvet çizgileri boyunca düzenlendiğinde veya atomların ve moleküllerin dışarıdan uygulanan büyük enerjiyle güçlü deformasyonu nedeniyle polar olmayan maddenin yapısında değişiklikler meydana geldiğinde ortaya çıkarlar.

Uygulamada, bu tür durumlar nadirdir - genellikle yalıtımın arızalanması veya arızalanması daha erken gerçekleşir.

dielektrik sabiti

Yalıtım malzemeleri arasında elektriksel özellikler ve dielektrik sabiti gibi göstergeler önemli bir rol oynar... İki farklı özellik ile ölçülebilir:

1. mutlak değer;

2. bağıl değer.

Mutlak dielektrik sabit maddeler εa terimi, Coulomb yasasının matematiksel gösterimine atıfta bulunurken kullanılır. εα katsayısı biçiminde, indüksiyon D ve yoğunluk E vektörlerini birleştirir.

Fransız fizikçi Charles de Coulomb'un kendi burulma terazisini kullanarak küçük yüklü cisimler arasındaki elektrik ve manyetik kuvvetlerin yasalarını araştırdığını hatırlayalım.

Bir ortamın bağıl geçirgenliğinin belirlenmesi, bir maddenin yalıtkan özelliklerini karakterize etmek için kullanılır. İki farklı koşul altında iki nokta yükü arasındaki etkileşim kuvvetinin oranını tahmin eder: vakumda ve çalışma ortamında. Bu durumda vakum indeksleri 1 (εv = 1) olarak alınırken, gerçek maddeler için her zaman daha yüksektir, εr> 1.

Sayısal ifade εr, dielektriklerde polarizasyonun etkisiyle açıklanan boyutsuz bir miktar olarak gösterilir ve özelliklerini değerlendirmek için kullanılır.

Bireysel ortamların dielektrik sabit değerleri (oda sıcaklığında)

Madde ε Madde ε Segnet tuzu 6000 Elmas 5,7 Rutil (optik eksende) 170 Su 81 Polietilen 2,3 Etanol 26,8 Silikon 12,0 Mika 6 Cam beher 5-16 Karbondioksit 1,00099 NaCl 5,26 Sulu buhar 1,0126 Benzen 2,322 Hava (760 mmHg) 1 .00057