Fenomeni kao što su dielektrična osjetljivost i permitivnost nalaze se ne samo u fizici, već iu svakodnevnom životu. S tim u vezi, potrebno je utvrditi značenje ovih pojava u nauci, njihov uticaj i primjenu u svakodnevnom životu.
Određivanje napetosti
Intenzitet je vektorska veličina u fizici, koja se izračunava iz sile koja utiče na jedno pozitivno naelektrisanje postavljeno na tačku polja koje se proučava. Nakon što se dielektrik stavi u vanjsko elektrostatičko polje, on poprima dipolni moment, drugim riječima, postaje polariziran. Za kvantitativno opisivanje polarizacije u dielektriku, koristi se polarizacija - vektorski fizički indeks izračunat kao dipolni moment zapreminske vrijednosti dielektrika.
Vektor intenziteta nakon prolaska kroz lice između dva dielektrika podliježe naglim promjenama, uzrokujući smetnje tokom izračunavanja elektrostatičkih polja. S tim u vezi, uvodi se dodatna karakteristika - vektorelektrični pomak.
Koristeći permitivnost, možete saznati koliko puta dielektrik može oslabiti vanjsko polje. Da bi se najracionalnije objasnila elektrostatička polja u dielektricima, koristi se vektor električnog pomaka.
Osnovne definicije
Apsolutna permitivnost medija je koeficijent koji je uključen u matematičku notaciju Coulombovog zakona i jednadžbu odnosa između jačine električnog polja i električne indukcije. Apsolutna permitivnost se može predstaviti kao proizvod relativne permitivnosti medija i električne konstante.
Dielektrična osjetljivost, nazvana polarizabilnost supstance, je fizička veličina koja se može polarizirati pod utjecajem električnog polja. To je također koeficijent linearne veze vanjskog električnog polja sa polarizacijom dielektrika u malom polju. Formula za dielektričnu osjetljivost je zapisana kao: X=na.
U većini slučajeva, dielektrici imaju pozitivnu dielektričnu osjetljivost, dok je ova vrijednost bezdimenzionalna.
Feroelektricitet je fizička pojava prisutna u određenim kristalima, nazvanim feroelektrici, na određenim temperaturnim vrijednostima. Sastoji se od pojave spontane polarizacije u kristalu čak i bez vanjskog električnog polja. Razlika između feroelektrika i piroelektrika jeda se u određenim temperaturnim rasponima mijenja njihova kristalna modifikacija i nestaje nasumična polarizacija.
Električari na terenu se ne ponašaju kao provodnici, ali dijele zajedničke karakteristike. Dielektrik se razlikuje od vodiča po tome što nema slobodnih naelektrisanih nosača. Ima ih, ali u minimalnim količinama. U provodniku će elektron koji se slobodno kreće u kristalnoj rešetki metala postati sličan nosilac naboja. Međutim, elektroni u dielektriku su vezani za svoje atome i ne mogu se lako kretati. Nakon uvođenja dielektrika u polje s elektricitetom, u njemu se pojavljuje elektrizacija, poput vodiča. Razlika od dielektrika je u tome što se elektroni ne kreću slobodno po volumenu, kao što je to slučaj u provodniku. Međutim, pod utjecajem vanjskog električnog polja dolazi do blagog pomjeranja naboja iz unutrašnjosti molekula supstance: pozitivno će se pomjeriti u smjeru polja, a negativno će biti obrnuto.
U tom smislu, površina dobija određeni naboj. Postupak za pojavu naboja na površini tvari pod utjecajem električnih polja naziva se dielektrična polarizacija. Ako su u homogenom i nepolarnom dielektriku sa određenom koncentracijom molekula sve čestice iste, tada će i polarizacija biti ista. A u slučaju dielektrične osjetljivosti dielektrika, ova vrijednost će biti bezdimenzionalna.
vezani troškovi
Zbog procesa polarizacije, u volumenu dielektrične supstance pojavljuju se nekompenzirani naboji, koji se nazivaju polarizacija ili vezani. čestice,imaju ove naboje, prisutni su u nabojima molekula i, pod uticajem spoljašnjeg električnog polja, pomeraju se iz ravnotežnog položaja bez napuštanja molekula u kojem se nalaze.
Vezane naboje karakteriše površinska gustina. Dielektrična osjetljivost i permeabilnost medija određuju koliko je puta sila vezivanja dva električna naboja u prostoru manja od istog indikatora u vakuumu.
Relativna osetljivost vazduha i propusnost većine drugih gasova u standardnim uslovima je blizu jedinice (zbog male ravni). Relativna dielektrična osetljivost i permitivnost u feroelektricima su desetine i stotine hiljada na površini razdvajanja para dielektrika sa različitom apsolutnom permitivnošću i osetljivošću supstance, kao i jednakim tangencijalnim komponentama čvrstoće između njih.
Među mnogim praktičnim situacijama javlja se susret sa prelaskom struje iz metalnog tela u okolni svet, pri čemu je specifična provodljivost potonjeg nekoliko puta manja od provodljivosti ovog tela. Slične situacije se mogu dogoditi, na primjer, tokom prolaska struje kroz metalne elektrode zakopane u zemlju. Često se koriste čelične elektrode. Ako je zadatak odrediti dielektričnu osjetljivost stakla, tada će zadatak biti donekle kompliciran činjenicom da ova tvar ima svojstvo relaksacije jona, zbog čega je malizakašnjenje.
Na granici para dielektrika sa različitim permeabilitetima u prisustvu spoljašnjeg polja, polarizacioni naboji se pojavljuju sa različitim indeksima sa različitim površinskim gustinama. Ovako se dobija novi uslov za prelamanje linije polja tokom prelaska sa dielektrika na drugi.
Zakon loma u slučaju strujnih linija u svom obliku može se smatrati sličnim zakonu loma linija pomaka na granici dva dielektrika u elektrostatičkim poljima.
Svako tijelo i supstanca okolnog svijeta ima određena električna svojstva. Razlog tome leži u molekularnoj i atomskoj strukturi – prisutnosti nabijenih čestica koje su u međusobno povezanom ili slobodnom stanju.
Ako na supstancu ne utiče spoljašnje polje, tada se takvi delovi nalaze, balansirajući jedni druge, u ukupnoj zapremini, bez stvaranja dodatnih električnih polja. Ukoliko dođe do primjene električne energije izvana, unutar postojećih molekula i atoma će se pojaviti preraspodjela naboja, što će dovesti do pojave vlastitog unutrašnjeg polja koje će biti usmjereno prema van.
Kada se primijenjeno vanjsko polje označava kao E0, a unutrašnje E', tada će cijelo polje E biti zbir ovih vrijednosti.
Sve supstance u električnoj energiji obično se dijele na:
- provodnici;
- dielektrici.
Ova klasifikacija postoji dugo vremena, ali nije sasvim tačna, jer je nauka odavno otkrila tijela sa novim ili kombinovanimsvojstva materije.
Dirigenti
Kao provodne materije mogu biti mediji u kojima postoje besplatni naboji. Metali se često smatraju takvim materijama, jer njihova struktura podrazumijeva stalno prisustvo slobodnih elektrona koji se mogu kretati unutar cijele šupljine tvari. Dielektrična osjetljivost medija vam omogućava da budete učesnik u termičkom procesu
Ako je provodnik izolovan od uticaja spoljašnjeg električnog polja, tada se unutar njega pojavljuje ravnoteža između pozitivnih i negativnih naelektrisanja. Ovo stanje odmah nestaje kada se u električnom polju pojavi provodnik, koji svojom energijom preraspoređuje nabijene čestice i izaziva pojavu neuravnoteženih naboja pozitivne i negativne vrijednosti na vanjskoj površini
Ovaj fenomen se naziva elektrostatička indukcija. Naboji koji se pojavljuju pod njegovim djelovanjem na površini metala nazivaju se indukcijski naboji.
Induktivna naelektrisanja koja su nastala u provodniku stvaraju sopstveno polje, koje kompenzuje uticaj spoljašnjeg polja unutar provodnika. U tom smislu, indikator ukupnog ukupnog elektrostatičkog polja će biti kompenzovan i jednak 0. Potencijali svake tačke unutar i spolja su jednaki.
Ovaj rezultat pokazuje da unutar provodnika (čak i sa spojenim vanjskim poljem) nema razlike u potencijalima i nema elektrostatičkog polja. Ova činjenica se koristi u zaštiti zbog upotrebemetoda elektrooptičke zaštite osobe i električne opreme osjetljive na polja, posebno mjernih instrumenata visoke preciznosti i mikroprocesorske tehnologije.
Također postoji veza između permitivnosti i osjetljivosti. Međutim, može se izraziti pomoću formule. Dakle, odnos između dielektrične konstante i dielektrične osjetljivosti ima sljedeću notaciju: e=1+X.
ESD princip
Uz pomoć zaštite, odeća i obuća od materijala sa provodljivim svojstvima, uključujući šešire, koriste se u energetskom sektoru za bezbednost osoblja koje radi u uslovima visoke napetosti izazvane visokonaponskim uređajima. Elektrostatičko polje ne prodire unutar provodnika, jer kada se provodnik uvede u električno polje, ono će biti kompenzovano poljem koje nastaje usled kretanja slobodnih naelektrisanja.
Dielektrici
Ovo ime pripada supstancama koje imaju izolacijske kvalitete. Oni sadrže samo međusobno povezane naknade, a ne besplatne. Svaka pozitivna čestica u njima bit će vezana za negativnu unutar atoma sa zajedničkim neutralnim nabojem bez slobodnog kretanja. Oni su raspoređeni iz unutrašnjosti dielektrika i ne mogu promijeniti svoj položaj pod utjecajem vanjskih polja. U isto vrijeme, dielektrična osjetljivost tvari i rezultirajuća energija i dalje povlače određene promjene u strukturi tvari. Iz unutrašnjosti atoma i molekula, odnos se mijenjapozitivni i negativni naboji čestice, te dodatni neuravnoteženi međusobno povezani naboji pojavljuju se na površini tvari, stvarajući unutrašnje električno polje. Usmjeren je prema napetosti primijenjenoj spolja.
Ovaj fenomen se naziva dielektrična polarizacija. Može se okarakterisati činjenicom da iz unutrašnjosti supstance nastaje električno polje, uzrokovano uticajem spoljašnje energije, ali oslabljeno protivdejstvom unutrašnjeg polja.
Vrste polarizacije
Unutar dielektrika, može se predstaviti sa dva tipa:
- orijentacija;
- elektronski.
Prvi tip ima i dodatni naziv - dipolna polarizacija. Ovo svojstvo je svojstveno dielektricima sa pomaknutim centrima na pozitivnom i negativnom naboju, koji stvaraju molekule iz malih dipola - neutralne kombinacije para naboja. Ova pojava je tipična za tečnost, vodonik sulfid, nošeni azot.
Bez uticaja spoljašnjeg električnog polja u ovim supstancama, molekularni dipoli su nasumično orijentisani pod uticajem postojećih temperaturnih promena, kada se električni naboj ne pojavljuje na spoljnoj strani dielektrika.
Ova slika se mijenja pod djelovanjem energije primijenjene izvana, kada dipoli ne mijenjaju mnogo svoju orijentaciju i na površini se pojavljuju nekompenzirani makroskopski vezani naboji, stvarajući polje suprotnog smjera od polja primijenjenog spolja.
Elektronska polarizacija, elastičnamehanizam
Ova pojava se javlja kod nepolarnih dielektrika - materijala drugačijeg tipa sa molekulima u kojima nema dipolnog momenta, koji se pod dejstvom spoljašnjeg polja deformiše tako da su samo pozitivni naboji orijentisani u smjer vektora vanjskog polja, a negativni naboji - u suprotnom smjeru
Kao rezultat, svaki molekul funkcionira kao električni dipol orijentiran duž ose primijenjenog vanjskog polja. Na sličan način se na vanjskoj površini pojavljuje vlastito polje koje ima suprotan smjer.
Polarizacija nepolarnog dielektrika
Za ove supstance, promena molekula i naknadna polarizacija od uticaja spoljašnjeg polja ne zavisi od njihovog kretanja pod uticajem temperature. Metan CH4 se može koristiti kao nepolarni dielektrik. Numerički indikatori unutrašnjeg polja za oba dielektrika u početku će se mijenjati po veličini proporcionalno promjeni vanjskog polja, a nakon zasićenja pojavljuju se efekti nelinearnog tipa. Pojavljuju se kada se svaki molekularni dipol poreda duž linija sile u blizini polarnih dielektrika, ili kada dođe do promjena u nepolarnim supstancama uzrokovanih jakom deformacijom atoma i molekula od velike količine energije primijenjene izvana. U praktičnim slučajevima, to se dešava izuzetno retko.
Dielektrična konstanta
Među izolacionim materijalima, ozbiljnu ulogu imaju električni indikatori i takva karakteristika kao što je dielektrična konstanta. Oba se ocjenjuju po dvije različite karakteristike:
- apsolutna vrijednost;
- relativni indikator.
Izraz apsolutna permitivnost supstance odnosi se na matematičku notaciju Coulombovog zakona. Uz njegovu pomoć, odnos između vektora indukcije i intenziteta opisuje se u obliku koeficijenta.
