Fenomener som dielektrisk susceptibilitet og permittivitet finnes ikke bare i fysikk, men også i hverdagen. I denne forbindelse er det nødvendig å bestemme betydningen av disse fenomenene i vitenskapen, deres innflytelse og anvendelse i hverdagen.
Bestemmelse av spenning
Intensitet er en vektormengde i fysikk, som beregnes fra kraften som påvirker en enkelt positiv ladning plassert ved punktet av feltet som studeres. Etter at dielektrikumet er plassert i et eksternt elektrostatisk felt, får det et dipolmoment, med andre ord blir det polarisert. For å kvantitativt beskrive polarisasjonen i et dielektrikum, brukes polarisering - en vektorfysisk indeks beregnet som dipolmomentet til volumverdien til dielektrikumet.
Intensitetsvektoren etter å ha passert gjennom ansiktet mellom to dielektrikumer gjennomgår brå endringer, noe som forårsaker interferens under beregningen av elektrostatiske felt. I denne forbindelse introduseres en ekstra egenskap - vektorenelektrisk forskyvning.
Ved hjelp av permittiviteten kan du finne ut hvor mange ganger et dielektrikum kan svekke et eksternt felt. For mest mulig rasjonelt å forklare elektrostatiske felt i dielektrikum, brukes den elektriske forskyvningsvektoren.
Grunnleggende definisjoner
Den absolutte permittiviteten til et medium er en koeffisient som er inkludert i den matematiske notasjonen til Coulombs lov og ligningen for forholdet mellom den elektriske feltstyrken og elektrisk induksjon. Den absolutte permittiviteten kan representeres som produktet av den relative permittiviteten til mediet og elektrisitetskonstanten.
Dielektrisk følsomhet, k alt polariserbarheten til et stoff, er en fysisk størrelse som kan polariseres under påvirkning av et elektrisk felt. Det er også koeffisienten for lineær forbindelse av det eksterne elektriske feltet med polariseringen av dielektrikumet i et lite felt. Formelen for den dielektriske susceptibiliteten er skrevet som: X=na.
I de fleste tilfeller har dielektrikum en positiv dielektrisk følsomhet, mens denne verdien er dimensjonsløs.
Ferroelektrisitet er et fysisk fenomen som finnes i visse krystaller, k alt ferroelektriske, ved bestemte temperaturverdier. Den består i utseendet av spontan polarisering i en krystall selv uten et eksternt elektrisk felt. Forskjellen mellom ferroelektrisk og pyroelektrisk erat i visse temperaturområder endres deres krystallmodifikasjoner, og tilfeldig polarisering forsvinner.
Elektrikere i felten oppfører seg ikke som konduktører, men de deler felles kjennetegn. Et dielektrikum skiller seg fra en leder i fravær av gratis ladede bærere. De er der, men i minimale mengder. I en leder vil et elektron som beveger seg fritt i krystallgitteret til et metall bli en lignende ladningsbærer. Imidlertid er elektroner i et dielektrikum bundet til sine egne atomer og kan ikke bevege seg lett. Etter introduksjonen av dielektrikum i et felt med elektrisitet, vises elektrisering i det, som en leder. Forskjellen fra et dielektrikum er at elektroner ikke beveger seg fritt gjennom volumet, slik det gjør i en leder. Under påvirkning av et eksternt elektrisk felt oppstår imidlertid en liten forskyvning av ladninger fra innsiden av stoffmolekylet: en positiv vil bli forskjøvet i retning av feltet, og en negativ vil være omvendt.
I denne forbindelse får overflaten en viss ladning. Prosedyren for utseendet av en ladning på overflaten av et stoff under påvirkning av elektriske felt kalles dielektrisk polarisering. Hvis i et homogent og upolart dielektrikum med en viss konsentrasjon av molekyler er alle partikler like, så vil polarisasjonen også være den samme. Og når det gjelder den dielektriske susceptibiliteten til dielektrikumet, vil denne verdien være dimensjonsløs.
bundne gebyrer
På grunn av polarisasjonsprosessen vises ukompenserte ladninger i volumet til et dielektrisk stoff, k alt polarisering eller bundet. partikler,som har disse ladningene, er tilstede i ladningene til molekyler og, under påvirkning av et eksternt elektrisk felt, fortrenges fra likevektsposisjonen uten å forlate molekylet de befinner seg i.
Bundne ladninger er preget av overflatetetthet. Mediets dielektriske susceptibilitet og permeabilitet bestemmer hvor mange ganger bindingskraften til to elektriske ladninger i rommet er mindre enn den samme indikatoren i vakuum.
Den relative luftfølsomheten og permeabiliteten til de fleste andre gasser under standardforhold er nær enhet (på grunn av det lille planet). Den relative dielektriske susceptibiliteten og permittiviteten i ferroelektrikk er titalls og hundretusener på separasjonsoverflaten til et par dielektriske stoffer med forskjellig absolutt permittivitet og susceptibilitet for stoffet, samt like tangentielle styrkekomponenter mellom dem.
Blant mange praktiske situasjoner er det et møte med overgangen av strøm fra et metalllegeme til omverdenen, mens den spesifikke ledningsevnen til sistnevnte er flere ganger mindre enn ledningsevnen til denne kroppen. Lignende situasjoner kan oppstå, for eksempel under passering av strøm gjennom metallelektroder nedgravd i bakken. Ofte brukes stålelektroder. Hvis oppgaven er å bestemme den dielektriske følsomheten til glass, vil oppgaven bli noe komplisert av det faktum at dette stoffet har en ioneavslappende egenskap, på grunn av hvilken en litenforsinkethet.
På grensen til et par dielektrikumer med forskjellige permeabiliteter i nærvær av et eksternt felt, vises polarisasjonsladninger med forskjellige indekser med forskjellige overflatetettheter. Slik oppnås en ny betingelse for brytningen av feltlinjen under overgangen fra et dielektrikum til et annet.
Refraksjonsloven når det gjelder strømlinjer i sin form kan betraktes som lik brytningsloven for forskyvningslinjer på grensen til to dielektrikum i elektrostatiske felt.
Hver kropp og substans i omverdenen har visse elektriske egenskaper. Årsaken til dette ligger i den molekylære og atomære strukturen - tilstedeværelsen av ladede partikler som er i en sammenkoblet eller fri tilstand.
Hvis stoffet ikke påvirkes av et eksternt felt, er slike deler lokalisert, balanserende hverandre, i det totale totale volumet, uten å skape ekstra elektriske felt. Hvis det er påføring av elektrisk energi fra utsiden, vil en omfordeling av ladninger dukke opp inne i de eksisterende molekylene og atomene, noe som vil føre til utseendet av sitt eget indre felt, som vil bli rettet mot utsiden.
Når det påførte eksterne feltet angis som E0, og intern E', vil hele feltet E være summen av disse verdiene.
Alle stoffer i elektrisitet er vanligvis delt inn i:
- conductors;
- dielektrikk.
Denne klassifiseringen har eksistert lenge, men er ikke helt nøyaktig, siden vitenskapen lenge har oppdaget kropper med nye eller kombinerteegenskaper av materie.
Conductors
Som ledende stoffer kan være medier der det er gratis kostnader. Metaller betraktes ofte som slike saker, siden deres struktur innebærer konstant tilstedeværelse av frie elektroner som kan bevege seg inne i hele hulrommet til stoffet. Mediets dielektriske følsomhet gjør at du kan delta i den termiske prosessen
Hvis lederen er isolert fra påvirkning av et eksternt elektrisk felt, vil det oppstå en balanse inne i den mellom positive og negative ladninger. Denne tilstanden forsvinner umiddelbart når en leder dukker opp i et elektrisk felt, som omfordeler ladede partikler med sin energi og provoserer tilsynekomsten av ubalanserte ladninger med en positiv og negativ verdi på den ytre overflaten
Dette fenomenet kalles elektrostatisk induksjon. Ladningene som dukket opp under dets virkning på overflaten av metallet kalles induksjonsladninger.
De induktive ladningene som har oppstått i lederen lager sitt eget felt, som kompenserer for påvirkningen fra det ytre feltet inne i lederen. I denne forbindelse vil indikatoren for det totale totale elektrostatiske feltet bli kompensert og lik 0. Potensialene til hvert punkt inne og ute er like.
Dette resultatet indikerer at inne i lederen (selv med et eksternt felt tilkoblet) er det ingen forskjell i potensialer og ikke noe elektrostatisk felt. Dette faktum brukes i skjerming på grunn av brukenmetode for elektro-optisk beskyttelse av en person og elektrisk utstyr som er følsomt for felt, spesielt høypresisjonsmåleinstrumenter og mikroprosessorteknologi.
Det er også en sammenheng mellom permittivitet og susceptibilitet. Imidlertid kan det uttrykkes ved hjelp av en formel. Så forholdet mellom den dielektriske konstanten og den dielektriske susceptibiliteten har følgende notasjon: e=1+X.
ESD-prinsipp
Ved hjelp av skjerming brukes klær og sko laget av materialer med ledende egenskaper, inkludert hatter, i energisektoren for sikkerheten til personell som arbeider under forhold med høy spenning provosert av høyspenningsenheter. Det elektrostatiske feltet trenger ikke inn i lederen, fordi når lederen føres inn i det elektriske feltet, vil det bli kompensert av feltet som oppstår på grunn av bevegelse av frie ladninger.
Dielectrics
Dette navnet tilhører stoffer som har isolerende egenskaper. De inneholder bare sammenkoblede avgifter, ikke gratis. Hver positiv partikkel i dem vil være bundet til en negativ i et atom med en felles nøytral ladning uten fri bevegelse. De er fordelt fra innsiden av dielektrikumet og kan ikke endre sin posisjon under påvirkning av ytre felt. Samtidig medfører den dielektriske følsomheten til stoffet og den resulterende energien fortsatt visse endringer i stoffets struktur. Fra innsiden av atomet og molekylet endres forholdetpositive og negative ladninger av partikkelen, og ekstra ubalanserte sammenkoblede ladninger vises på overflaten av stoffet, og skaper et indre elektrisk felt. Den er rettet mot spenningen som påføres utenfra.
Dette fenomenet kalles dielektrisk polarisering. Det kan karakteriseres ved at et elektrisk felt oppstår fra innsiden av stoffet, forårsaket av påvirkning av ytre energi, men svekket av motvirkning av det indre feltet.
Typer polarisering
I dielektriske deler kan det representeres av to typer:
- orientering;
- elektronisk.
Den første typen har også et tilleggsnavn - dipolpolarisering. Denne egenskapen er iboende i dielektrikum med forskjøvede sentre ved den positive og negative ladningen, som skaper molekyler fra små dipoler - en nøytral kombinasjon av et par ladninger. Dette fenomenet er typisk for flytende, hydrogensulfid, båret nitrogen.
Uten påvirkning av et eksternt elektrisk felt i disse stoffene, er molekylære dipoler orientert tilfeldig under påvirkning av eksisterende temperaturendringer, når en elektrisk ladning ikke vises på utsiden av dielektrikumet.
Dette bildet endres under påvirkning av energi påført utenfra, når dipolene ikke endrer orienteringen mye og ukompenserte makroskopiske bundne ladninger vises på overflaten, og skaper et felt med motsatt retning av feltet som påføres utenfra.
Elektronisk polarisering, elastiskmekanisme
Dette fenomenet forekommer i ikke-polare dielektrika - materialer av en annen type med molekyler der det ikke er noe dipolmoment, som under påvirkning av et ytre felt deformeres slik at bare positive ladninger er orientert i retningen til den eksterne feltvektoren, og negative ladninger - i motsatt retning
Som et resultat fungerer hvert molekyl som en elektrisk dipol orientert langs aksen til det påførte ytre feltet. På lignende måte dukker det opp et eget felt på den ytre overflaten, som har motsatt retning.
Polarisering av et ikke-polart dielektrikum
For disse stoffene er endringen av molekyler og den påfølgende polariseringen fra påvirkning av feltet utenfor ikke avhengig av deres bevegelse under påvirkning av temperatur. Metan CH4 kan brukes som et ikke-polart dielektrikum. De numeriske indikatorene for det indre feltet for begge dielektrika vil i utgangspunktet endres i størrelse proporsjon alt med endringen i det eksterne feltet, og etter metning vises effekter av en ikke-lineær type. De vises når hver molekylær dipol er stilt opp langs kraftlinjene nær polare dielektriske stoffer, eller endringer i ikke-polare stoffer oppstår, forårsaket av en sterk deformasjon av atomer og molekyler fra en stor mengde energi påført utenfra. I praktiske tilfeller skjer dette ekstremt sjelden.
Dielektrisk konstant
Blant isolasjonsmaterialer er det gitt en seriøs rolle til elektriske indikatorer og en slik karakteristikk som dielektrisk konstant. Begge bedømmes etter to forskjellige egenskaper:
- absolutt verdi;
- relativ indikator.
Begrepet absolutt permittivitet til et stoff refererer til den matematiske notasjonen til Coulombs lov. Med dens hjelp beskrives forholdet mellom induksjonsvektoren og intensiteten i form av en koeffisient.
