Conductivitatea electrică a dielectricilor. Tipuri de dielectrice, proprietățile și aplicațiile lor

Conductivitatea electrică a dielectricilor este o caracteristică fizică importantă. Informațiile despre aceasta vă permit să identificați domeniul de aplicare al materialelor.

Termenii

pe conductivitatea electrică substanțele actuale sunt împărțite în grupe:

• dielectrici;
• semiconductori;
• Ghiduri.

Metale de curent excelente conduc - valoarea conductivității lor electrice specifice atinge 106-108 (Ohm m middot-)^-1.

Materialele dielectrice nu sunt capabile să efectueze curent electric, deci sunt folosite ca izolatoare. Ei nu au purtători de încărcătură liberă, diferă în structura dipolului moleculelor.

Semiconductorii sunt materiale solide cu valori de conductivitate intermediare.

clasificare

Toate materialele dielectrice sunt împărțite în specii polar și nepolar. În izolatorii polari, centrele încărcăturilor pozitive și negative sunt deplasate din centru. Moleculele acestor substanțe sunt similare în parametrii lor electrici cu un dipol rigid având propriul său moment dipol. Ca dielectric polar, se poate menționa apa, amoniacul și acidul clorhidric.

Non-polar dielectric se disting prin coincidența de centre de taxe pozitive și negative. Ele sunt similare în caracteristicile electrice cu un dipol elastic. Exemple de astfel de izolatori sunt hidrogenul, oxigenul, tetraclorura de carbon.

Conductivitate electrică

Conductivitatea electrică a dielectricilor se explică prin prezența unui număr mic de electroni liberi în moleculele lor. Atunci când sarcinile din interiorul substanței sunt deplasate pe un anumit interval de timp, se constată o stabilire graduală a poziției de echilibru, care este motivul apariției curentului. Conductivitatea electrică a dielectricilor există în momentul în care tensiunea este oprită și pornită. Eșantioanele tehnice ale izolatoarelor au un număr maxim de taxe gratuite, prin urmare ele introduc nesemnificativ prin curenți.

Conductivitatea electrică a dielectricilor în cazul unei valori de tensiune constantă se calculează de la curentul intermediar. Acest proces implică alocarea și neutralizarea electrozilor pe tarifele disponibile. În cazul unei tensiuni alternative, conductivitatea activă este afectată nu numai de curentul de curent, dar și de componentele active ale curenților de polarizare.

Proprietățile electrice ale dielectricilor depind de densitatea curentului, de rezistența materialului.

Dielectrici solizi

Conductivitatea electrică a dielectricilor solizi este împărțită în volum și suprafață. Pentru a compara aceste parametri, diferite valori ale rezistivității specifice volumului și ale suprafeței sunt utilizate pentru diferite materiale.

Conductivitatea totală este însumată din aceste două cantități, valoarea acesteia depinzând de umiditatea mediului și de temperatura aerului înconjurător. În cazul funcționării continue sub tensiune, se observă un curent de curent care trece prin izolații lichizi și solizi.

Și în cazul unei creșteri a curentului după o anumită perioadă de timp, putem vorbi de faptul că procesele ireversibile care duc la distrugere (defecțiune dielectrică).

Caracteristicile stării gazoase

Dielectricii gazoși au conductivitate electrică nesemnificativă în cazul în care intensitatea câmpului presupune valori minime. Apariția unui curent în substanțe gazoase este posibilă numai în acele cazuri în care sunt prezente în ele electroni liberi sau ioni încărcați.

Dielectricii gazoși sunt izolatori calitativi, prin urmare sunt utilizați în electronice moderne în volume mari. Ionizarea în astfel de substanțe este cauzată de factori externi.

Datorită coliziunea ionilor de gaz, precum și în timpul expunerii termice, ultraviolete sau raze X efect este observat și formarea de molecule neutre (recombinare). Prin acest proces este limitat la creșterea numărului de ioni din gazul, i se atribuie o concentrație de particule încărcate într-o perioadă scurtă de timp după expunerea la o sursă de ionizare externă.

În procesul de creștere a tensiunii aplicate la gaz, mișcarea ionilor către electrozi crește. Ei nu au timp să se recombine, deci sunt descărcați pe electrozi. Cu o creștere ulterioară a tensiunii, curentul nu crește, se numește curentul de saturație.

Având în vedere dielectricul nepolar, observăm că aerul este un izolator perfect.

Lichide dielectrice

Conductivitatea electrică a dielectricilor lichizi este explicată prin caracteristicile structurale ale moleculelor lichide. În solvenții nepolari există impurități disociate, inclusiv umiditatea. În moleculele polare, conductivitatea unui curent electric este explicată și prin procesul de degradare în ioni ai lichidului însuși.

În această stare agregată, curentul este, de asemenea, cauzat de mișcare particule coloidale. Datorită nerealității îndepărtării totale a impurităților dintr-un astfel de dielectric, apar probleme în obținerea de lichide cu conductivitate nesemnificativă.

Toate tipurile de izolații implică căutarea unor opțiuni pentru reducerea conductivității dielectricilor. De exemplu, eliminați impuritățile, corectați indicele de temperatură. Creșterea temperaturii determină o scădere a viscozității, o creștere a mobilității ionilor, o creștere a gradului de disociere termică. Acești factori afectează valoarea conductivității materialelor dielectrice.

Conductivitatea electrică a solidelor

Aceasta se explică prin deplasarea nu numai a ionilor izolatorului propriu-zis, ci și a particulelor încărcate de impurități conținute în materialul solid. Ca trecere prin izolatorul solid, apare o îndepărtare parțială a impurităților, care afectează treptat conductivitatea curentului. Luând în considerare caracteristicile structurale ale rețelei de cristal, mișcarea particulelor încărcate se datorează unei fluctuații în mișcarea termică.

La temperaturi scăzute, ionii pozitivi și negativi ai impurităților se mișcă. Aceste tipuri de izolație sunt caracteristice substanțelor cu o structură moleculară și cristal atomic.

Pentru cristalele anizotrope, conductivitatea specifică variază în funcție de axele sale. De exemplu, în cuarț în direcția paralelă cu axa principală, aceasta depășește 1000 de ori poziția perpendiculară.

În dielectrice poroase solide, unde practic nu există umiditate, o ușoară creștere a rezistenței electrice conduce la o creștere a rezistenței lor electrice. În substanțele care conțin impurități solubile în apă, se înregistrează o scădere semnificativă a rezistenței la volum datorată modificării umidității.

Polarizarea dielectricilor

Acest fenomen se datorează schimbării poziției a particulelor izolatoare în spațiu, ceea ce duce la dobândirea fiecărui volum macroscopic al unui câmp electric dielectric (indus) puncte.

Există o polarizare care apare sub influența unui câmp extern. O variantă spontană a polarizării se deosebește, care apare chiar și în absența unui câmp extern.

Permitivitatea relativă se caracterizează prin:

• capacitatea condensatorului cu acest dielectric;
• magnitudinea sa într-un vid.

Acest proces este însoțit de apariția pe suprafața dielectrică a sarcinilor legate, care reduc intensitatea în interiorul substanței.

În cazul absenței totale a câmpului volum extern separat al elementului dielectric nu are nici un moment de electric, din moment ce suma taxelor este zero și există o coincidență de sarcini pozitive și negative în spațiul.

Opțiunile de polarizare

În cazul polarizării electronilor, cojile electronice ale atomului sunt deplasate sub influența câmpului extern. În varianta ionică se observă deplasarea siturilor de zăbrele. Polarizarea dipolului este caracterizată prin pierderi pentru a depăși forțele interne de frecare și de legătură. Varianta structurală a polarizării este considerată a fi cel mai lent proces, fiind caracterizată de orientarea impurităților macroscopice neomogene.

concluzie

Materialele electroizolante sunt substanțe care permit obținerea unei izolații fiabile a unor componente ale echipamentelor electrice situate sub anumite potențiale electrice. În comparație cu conductorii de curent, numeroșii izolatori au o rezistență electrică mult mai mare. Ele pot crea cîmpuri electrice puternice și pot acumula energie suplimentară. Aceasta proprietate a izolatoarelor este folosită în condensatoare moderne.

În funcție de compoziția chimică, ele sunt împărțite în materiale naturale și sintetice. Cel de-al doilea cel mai mare grup este cel mai mare, prin urmare aceste izolatoare sunt utilizate într-o varietate de aparate electrice.

În funcție de caracteristicile tehnologice, structura, compoziția, se alocă filme, ceramică, ceară, izolatoare minerale.

Când se atinge valoarea tensiunii de rupere, se observă o defalcare, ceea ce duce la o creștere accentuată a mărimii curentului electric. Dintre trăsăturile caracteristice ale acestui fenomen se poate identifica o dependență nesemnificativă a rezistenței la stres și temperatură și la grosime.