Dielektrik je materijal ili supstanca koja praktično ne prenosi električnu struju. Ova provodljivost je zbog malog broja elektrona i jona. Ove čestice se formiraju u neprovodnom materijalu samo kada se postižu svojstva visoke temperature. O tome šta je dielektrik i biće reči u ovom članku.
Opis
Svaki elektronski ili radio-provodnik, poluprovodnik ili naelektrisani dielektrik propušta električnu struju kroz sebe, ali posebnost dielektrika je da će čak i pri visokom naponu preko 550 V u njemu teći mala struja. Električna struja u dielektriku je kretanje nabijenih čestica u određenom smjeru (može biti pozitivan ili negativan).
Vrste struja
Električna provodljivost dielektrika je zasnovana na:
- Apsorpcione struje - struja koja teče u dielektriku konstantnom strujom sve dok ne dostigne ravnotežno stanje, menjajući smer kada se uključi i kada se na njega primeni napon i kada se isključi. Sa izmjeničnom strujom, napetost u dielektriku će biti prisutna u njemu cijelo vrijeme dok je u djelovanju električnog polja.
- Elektronska provodljivost - kretanje elektrona pod uticajem polja.
- Jonska električna provodljivost - je kretanje jona. Nalazi se u rastvorima elektrolita - soli, kiselina, alkalija, kao iu mnogim dielektricima.
- Molion električna provodljivost je kretanje nabijenih čestica koje se nazivaju molioni. Nalazi se u koloidnim sistemima, emulzijama i suspenzijama. Fenomen kretanja moliona u električnom polju naziva se elektroforeza.
Izolacijski materijali se klasificiraju prema stanju agregacije i hemijskoj prirodi. Prvi se dijele na čvrste, tečne, plinovite i očvršćavajuće. Po hemijskoj prirodi dijele se na organske, anorganske i organoelementne materijale.
Električna provodljivost dielektrika prema stanju agregacije:
- Električna provodljivost gasova. Plinovite tvari imaju prilično nisku strujnu provodljivost. Može nastati u prisustvu slobodnih naelektrisanih čestica, što nastaje usled uticaja spoljašnjih i unutrašnjih, elektronskih i jonskih faktora: rendgenskih i radioaktivnih vrsta, sudara molekula i naelektrisanih čestica, toplotnih faktora.
- Električna provodljivost tekućeg dielektrika. Faktori zavisnosti: molekularna struktura, temperatura, nečistoće, prisustvo velikih naelektrisanja elektrona i jona. Električna provodljivost tekućih dielektrika u velikoj mjeri ovisi o prisutnosti vlage i nečistoća. Provodljivost elektriciteta polarnih tvari stvara se čak i uz pomoć tekućine s disociranim ionima. Kada se porede polarne i nepolarne tečnosti,prvi imaju jasnu prednost u provodljivosti. Ako se tekućina očisti od nečistoća, to će doprinijeti smanjenju njegovih provodljivih svojstava. Sa povećanjem provodljivosti tečne supstance i njene temperature, dolazi do smanjenja njenog viskoziteta, što dovodi do povećanja pokretljivosti jona.
- Čvrsti dielektrici. Njihova električna provodljivost određena je kao kretanje nabijenih dielektričnih čestica i nečistoća. U poljima jake električne struje detektuje se električna provodljivost.
Fizička svojstva dielektrika
Kada je otpornost materijala manja od 10-5 Ohmm, oni se mogu pripisati provodnicima. Ako je više od 108 Ohmm - na dielektrike. Postoje slučajevi kada će otpor biti mnogo puta veći od otpora vodiča. U intervalu 10-5-108 Ohmm nalazi se poluvodič. Metalni materijal je odličan provodnik električne struje.
Iz čitavog periodnog sistema, samo 25 elemenata pripada nemetalima, a 12 od njih će možda imati svojstva poluprovodnika. Ali, naravno, osim supstanci iz tablice, postoji još mnogo legura, sastava ili kemijskih spojeva sa svojstvom vodiča, poluvodiča ili dielektrika. Na osnovu toga, teško je povući određenu granicu između vrijednosti različitih tvari sa njihovim otporima. Na primjer, sa smanjenim temperaturnim faktorom, poluvodič će se ponašati kao dielektrik.
Prijava
Upotreba neprovodnih materijala je vrlo opsežna, jer je jedan od najčešće korištenih razredaelektrične komponente. Postalo je sasvim jasno da se mogu koristiti zahvaljujući svojstvima u aktivnom i pasivnom obliku.
U pasivnom obliku, svojstva dielektrika se koriste za upotrebu u električnim izolacijskim materijalima.
U svom aktivnom obliku koriste se u feroelektrikama, kao iu materijalima za emitere laserske tehnologije.
Osnovni dielektrici
Uobičajene vrste uključuju:
- Glass.
- Guma.
- Ulje.
- Asph alt.
- porculan.
- Quartz.
- Air.
- Diamond.
- Čista voda.
- Plastika.
Šta je tečni dielektrik?
Polarizacija ovog tipa se javlja u polju električne struje. Tečne neprovodne supstance se koriste u inženjerstvu za izlivanje ili impregnaciju materijala. Postoje 3 klase tečnih dielektrika:
Naftna ulja su niskog viskoziteta i uglavnom nepolarna. Često se koriste u visokonaponskoj opremi: transformatorsko ulje, visokonaponska voda. Transformatorsko ulje je nepolarni dielektrik. Kabelsko ulje je našlo primenu u impregnaciji izolacionih papirnih žica napona do 40 kV, kao i premaza na bazi metala sa strujom većom od 120 kV. Transformatorsko ulje ima čistiju strukturu od kondenzatorskog ulja. Ova vrsta dielektrika se široko koristi u proizvodnji, uprkos visokim troškovima u poređenju sa analognim supstancama i materijalima.
Šta je sintetički dielektrik? Trenutno je gotovo svugdje zabranjen zbog svoje visoke toksičnosti, jer se proizvodi na bazi kloriranog ugljika. Tečni dielektrik na bazi organskog silicijuma je siguran i ekološki prihvatljiv. Ova vrsta ne uzrokuje rđu metala i ima svojstva niske higroskopnosti. Postoji tečni dielektrik koji sadrži organofluoro jedinjenje koje je posebno popularno zbog svoje nezapaljivosti, termičkih svojstava i oksidativne stabilnosti.
A posljednja vrsta su biljna ulja. Oni su slabo polarni dielektrici, uključujući laneno sjeme, ricinus, tung, konoplju. Ricinusovo ulje se jako zagrijava i koristi se u papirnim kondenzatorima. Ostatak ulja se ispari. Isparavanje u njima nije uzrokovano prirodnim isparavanjem, već kemijskom reakcijom koja se naziva polimerizacija. Aktivno se koristi u emajlima i bojama.
Zaključak
U članku se detaljno raspravlja o tome šta je dielektrik. Spomenute su razne vrste i njihova svojstva. Naravno, da biste razumjeli suptilnost njihovih karakteristika, morat ćete detaljnije proučiti dio fizike o njima.
