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 znanosti, njihov utjecaj i primjenu u svakodnevnom životu.
Određivanje napetosti
Intenzitet je vektorska veličina u fizici, koja se izračunava iz sile koja utječe na jedan pozitivan naboj postavljen na točku polja koje se proučava. Nakon što se dielektrik stavi u vanjsko elektrostatičko polje, on dobiva dipolni moment, drugim riječima, postaje polariziran. Za kvantitativno opisivanje polarizacije u dielektriku koristi se polarizacija - vektorski fizički indeks izračunat kao dipolni moment vrijednosti volumena dielektrika.
Vektor intenziteta nakon prolaska kroz lice između dva dielektrika podliježe naglim promjenama, uzrokujući smetnje tijekom izračunavanja elektrostatičkih polja. S tim u vezi uvodi se dodatna karakteristika - vektorelektrični pomak.
Upotrebom permitivnosti možete saznati koliko puta dielektrik može oslabiti vanjsko polje. Kako 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 jakosti električnog polja i električne indukcije. Apsolutna permitivnost se može predstaviti kao umnožak relativne permitivnosti medija i električne konstante.
Dielektrična osjetljivost, nazvana polarizabilnost tvari, fizička je veličina koja se može polarizirati pod utjecajem električnog polja. To je također koeficijent linearne povezanosti vanjskog električnog polja s 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 fizikalni fenomen prisutan u određenim kristalima, zvanim feroelektrici, pri određenim temperaturnim vrijednostima. Sastoji se od pojave spontane polarizacije u kristalu i bez vanjskog električnog polja. Razlika između feroelektrika i piroelektrika jeda se u određenim temperaturnim rasponima mijenja njihova kristalna modifikacija i slučajna polarizacija nestaje.
Električari na terenu se ne ponašaju kao kondukteri, ali dijele zajedničke karakteristike. Dielektrik se od vodiča razlikuje po nedostatku slobodnih nabijenih nosača. Ima ih, ali u minimalnim količinama. U vodiču će elektron koji se slobodno kreće u kristalnoj rešetki metala postati sličan nositelj naboja. Međutim, elektroni u dielektriku vezani su 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 cijelom volumenu, kao u vodiču. Međutim, pod utjecajem vanjskog električnog polja dolazi do blagog pomaka naboja unutar molekule tvari: pozitivni će se pomaknuti u smjeru polja, a negativni će biti obrnuto.
U tom smislu, površina dobiva određeni naboj. Postupak za pojavu naboja na površini tvari pod utjecajem električnih polja naziva se dielektrična polarizacija. Ako su u homogenom i nepolarnom dielektriku s 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 tvari pojavljuju se nekompenzirani naboji, koji se nazivaju polarizacija ili vezani. čestice,koji imaju te naboje, prisutni su u nabojima molekula i pod utjecajem vanjskog električnog polja pomiču se iz ravnotežnog položaja bez napuštanja molekule u kojoj se nalaze.
Vezane naboje karakterizira površinska gustoća. Dielektrična osjetljivost i permeabilnost medija određuju koliko je puta sila veza dva električna naboja u prostoru manja od istog pokazatelja u vakuumu.
Relativna osjetljivost zraka i propusnost većine drugih plinova u standardnim uvjetima blizu je jedinici (zbog male ravnine). Relativna dielektrična osjetljivost i permitivnost u feroelektricima su deseci i stotine tisuća na površini razdvajanja para dielektrika s različitom apsolutnom permitivnošću i osjetljivošću tvari, kao i jednakim komponentama tangencijalne čvrstoće između njih.
Među mnogim praktičnim situacijama javlja se susret s prijelazom struje iz metalnog tijela u okolni svijet, dok je specifična vodljivost potonjeg nekoliko puta manja od vodljivosti ovog tijela. Slične situacije mogu se dogoditi, na primjer, tijekom prolaska struje kroz metalne elektrode ukopane 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 iona, zbog čega malazakašnjenje.
Na granici para dielektrika s različitim propusnostima u prisutnosti vanjskog polja pojavljuju se polarizacijski naboji s različitim indeksima s različitim površinskim gustoćama. Tako se dobiva novi uvjet za lom linije polja tijekom prijelaza iz dielektrika u drugi.
Zakon loma u slučaju strujnih linija u svom obliku može se smatrati sličnim zakonu loma linija pomaka na rubu dva dielektrika u elektrostatičkim poljima.
Svako tijelo i tvar 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 tvar ne utječe vanjsko polje, tada se takvi dijelovi nalaze, balansirajući jedni druge, u ukupnom ukupnom volumenu, bez stvaranja dodatnih električnih polja. Ako dođe do primjene električne energije izvana, unutar postojećih molekula i atoma pojavit će se preraspodjela naboja, što će dovesti do pojave vlastitog unutarnjeg polja koje će biti usmjereno prema van.
Kada se primijenjeno vanjsko polje označava kao E0, a unutarnje E', tada će cijelo polje E biti zbroj ovih vrijednosti.
Sve tvari u elektricitetu obično se dijele na:
- provodnici;
- dielektrici.
Ova klasifikacija postoji dugo vremena, ali nije sasvim točna, budući da je znanost odavno otkrila tijela s novim ili kombiniranimsvojstva materije.
Dirigenti
Kao vodljive tvari mogu biti mediji u kojima postoje besplatni naboji. Metali se često smatraju takvim materijama, jer njihova struktura podrazumijeva stalnu prisutnost slobodnih elektrona koji se mogu kretati unutar cijele šupljine tvari. Dielektrična osjetljivost medija omogućuje vam da budete sudionik u toplinskom procesu
Ako je vodič izoliran od utjecaja vanjskog električnog polja, tada se unutar njega pojavljuje ravnoteža između pozitivnih i negativnih naboja. Ovo stanje odmah nestaje kada se u električnom polju pojavi vodič, koji svojom energijom preraspoređuje nabijene čestice i izaziva pojavu neuravnoteženih naboja s pozitivnom i negativnom vrijednošću na vanjskoj površini
Ovaj fenomen se naziva elektrostatička indukcija. Naboji koji su se pojavili pod njegovim djelovanjem na površini metala nazivaju se indukcijski naboji.
Induktivni naboji koji su nastali u vodiču stvaraju vlastito polje, koje kompenzira utjecaj vanjskog polja unutar vodiča. U tom smislu, indikator ukupnog ukupnog elektrostatičkog polja bit će kompenziran i jednak 0. Potencijali svake točke unutar i izvana su jednaki.
Ovaj rezultat pokazuje da unutar vodiča (čak i sa spojenim vanjskim poljem) nema razlike u potencijalima i nema elektrostatičkog polja. Ova činjenica se koristi u zaštiti zbog uporabemetoda elektrooptičke zaštite osobe i električne opreme osjetljive na polja, posebno visokopreciznih mjernih instrumenata 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 sljedeći zapis: e=1+X.
ESD princip
Uz pomoć zaštite, odjeća i obuća od materijala s vodljivim svojstvima, uključujući šešire, koriste se u energetskom sektoru za sigurnost osoblja koje radi u uvjetima visoke napetosti izazvane visokonaponskim uređajima. Elektrostatičko polje ne prodire unutar vodiča, jer kada se vodič uvede u električno polje, ono će biti kompenzirano poljem koje nastaje zbog kretanja slobodnih naboja.
Dielektrici
Ovaj naziv pripada tvarima 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. Istodobno, dielektrična osjetljivost tvari i rezultirajuća energija još uvijek povlače određene promjene u strukturi tvari. Iz unutrašnjosti atoma i molekule, omjer se mijenjapozitivni i negativni naboji čestice, a na površini tvari pojavljuju se dodatni neuravnoteženi međusobno povezani naboji, stvarajući unutarnje električno polje. Usmjeren je prema napetosti primijenjenoj izvana.
Ovaj fenomen se naziva dielektrična polarizacija. Može se okarakterizirati činjenicom da iznutra tvari nastaje električno polje, uzrokovano utjecajem vanjske energije, ali oslabljeno protudjelovanjem unutarnjeg polja.
Vrste polarizacije
Unutar dielektrika, može se predstaviti s dvije vrste:
- orijentacija;
- elektronički.
Prvi tip ima i dodatni naziv - dipolna polarizacija. Ovo svojstvo svojstveno je dielektricima s pomaknutim središtima na pozitivnom i negativnom naboju, koji stvaraju molekule iz malih dipola - neutralne kombinacije para naboja. Ovaj fenomen je tipičan za tekućinu, sumporovodik, nošeni dušik.
Bez utjecaja vanjskog električnog polja u tim tvarima, molekularni dipoli su nasumično orijentirani pod utjecajem postojećih temperaturnih promjena, kada se električni naboj ne pojavljuje na vanjskoj strani dielektrika.
Ova se slika 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 izvana.
Elektronska polarizacija, elastičnamehanizam
Ova se pojava javlja u nepolarnim dielektricima - materijalima različite vrste s molekulama u kojima nema dipolnog momenta, koji se pod djelovanjem vanjskog polja deformira tako da su samo pozitivni naboji orijentirani u smjer vektora vanjskog polja, a negativni naboji - u suprotnom smjeru.
Kao rezultat, svaka molekula funkcionira kao električni dipol orijentiran duž osi primijenjenog vanjskog polja. Na sličan način se na vanjskoj površini pojavljuje vlastito polje koje ima suprotan smjer.
Polarizacija nepolarnog dielektrika
Za ove tvari promjena molekula i naknadna polarizacija od utjecaja vanjskog polja ne ovisi o njihovom kretanju pod utjecajem temperature. Metan CH4 se može koristiti kao nepolarni dielektrik. Numerički pokazatelji unutarnjeg polja za oba dielektrika u početku će se mijenjati po veličini proporcionalno promjeni vanjskog polja, a nakon zasićenja pojavljuju se učinci nelinearnog tipa. Pojavljuju se kada se svaki molekularni dipol poreda duž linija sile u blizini polarnih dielektrika, ili se pojave promjene u nepolarnim tvarima uzrokovane jakom deformacijom atoma i molekula od velike količine energije primijenjene izvana. U praktičnim slučajevima, to se događa iznimno rijetko.
Dielektrična konstanta
Među izolacijskim materijalima ozbiljnu ulogu imaju električni indikatori i takva karakteristika kao što je dielektrična konstanta. Obje se ocjenjuju prema dvije različite karakteristike:
- apsolutna vrijednost;
- relativni pokazatelj.
Izraz apsolutna permitivnost tvari odnosi se na matematičku notaciju Coulombovog zakona. Uz njegovu pomoć, odnos između vektora indukcije i intenziteta opisuje se u obliku koeficijenta.
