Dielektrik je materijal ili tvar koja praktički ne prenosi električnu struju. Ova vodljivost je posljedica malog broja elektrona i iona. Ove čestice nastaju u nevodljivom materijalu samo kada se postižu svojstva visoke temperature. O tome što je dielektrik i o tome će se raspravljati u ovom članku.
Opis
Svaki elektronski ili radio-vodič, poluvodič ili nabijeni dielektrik prolazi kroz sebe električnu struju, 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 vodljivost dielektrika temelji se na:
- Apsorpcijske struje - struja koja teče u dielektriku konstantnom strujom sve dok ne dođe u ravnotežno stanje, mijenjajući smjer kada se uključi i kada se na njega dovede napon i kada se isključi. Uz izmjeničnu struju, napetost u dielektriku će biti prisutna u njemu cijelo vrijeme dok je u djelovanju električnog polja.
- Elektronska vodljivost - kretanje elektrona pod utjecajem polja.
- Ionska električna vodljivost - je kretanje iona. Nalazi se u otopinama elektrolita - soli, kiselina, lužina, kao iu mnogim dielektricima.
- Molionova električna vodljivost je kretanje nabijenih čestica zvanih molioni. Nalazi se u koloidnim sustavima, emulzijama i suspenzijama. Fenomen kretanja moliona u električnom polju naziva se elektroforeza.
Izolacijski materijali se klasificiraju prema stanju agregacije i kemijskoj prirodi. Prvi se dijele na krute, tekuće, plinovite i skrućujuće. Po kemijskoj prirodi dijele se na organske, anorganske i organoelementarne materijale.
Električna vodljivost dielektrika prema stanju agregacije:
- Električna vodljivost plinova. Plinovite tvari imaju prilično nisku strujnu vodljivost. Može se pojaviti u prisutnosti slobodnih nabijenih čestica, što nastaje zbog utjecaja vanjskih i unutarnjih, elektroničkih i ionskih čimbenika: rendgenskih i radioaktivnih vrsta, sudara molekula i nabijenih čestica, toplinskih čimbenika.
- Električna vodljivost tekućeg dielektrika. Čimbenici ovisnosti: molekularna struktura, temperatura, nečistoće, prisutnost velikih naboja elektrona i iona. Električna vodljivost tekućih dielektrika uvelike ovisi o prisutnosti vlage i nečistoća. Vodljivost elektriciteta polarnih tvari stvara se čak i uz pomoć tekućine s disociranim ionima. Kada se uspoređuju polarne i nepolarne tekućine,prvi imaju jasnu prednost u vodljivosti. Ako se tekućina očisti od nečistoća, to će pridonijeti smanjenju njezinih vodljivih svojstava. S povećanjem vodljivosti tekuće tvari i njezine temperature dolazi do smanjenja njezine viskoznosti, što dovodi do povećanja pokretljivosti iona.
- Čvrsti dielektrici. Njihova električna vodljivost određena je kao kretanje nabijenih dielektričnih čestica i nečistoća. U poljima jake električne struje detektira se električna vodljivost.
Fizička svojstva dielektrika
Kada je otpornost materijala manja od 10-5 Ohmm, oni se mogu pripisati vodičima. 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 izvrstan provodnik električne struje.
Iz cijelog periodnog sustava samo 25 elemenata pripada nemetalima, a 12 od njih će možda imati svojstva poluvodiča. Ali, naravno, osim tvari iz tablice, postoji mnogo više legura, sastava ili kemijskih spojeva sa svojstvom vodiča, poluvodiča ili dielektrika. Na temelju toga teško je povući određenu granicu između vrijednosti različitih tvari s njihovim otporima. Na primjer, sa smanjenim temperaturnim faktorom, poluvodič će se ponašati kao dielektrik.
Prijava
Upotreba nevodljivih materijala je vrlo opsežna, jer je to 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 koriste se 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:
- Staklo.
- guma.
- Ulje.
- Asph alt.
- porculan.
- Quartz.
- Zrak.
- Dijamant.
- Čista voda.
- Plastika.
Što je tekući dielektrik?
Polarizacija ove vrste javlja se u polju električne struje. Tekuće nevodljive tvari koriste se u strojarstvu za izlijevanje ili impregnaciju materijala. Postoje 3 klase tekućih dielektrika:
Naftna ulja su niske viskoznosti i uglavnom nepolarna. Često se koriste u visokonaponskoj opremi: transformatorsko ulje, visokonaponska voda. Transformatorsko ulje je nepolarni dielektrik. Kabelsko ulje našlo je primjenu u impregnaciji izolacijskih papirnatih 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 široko se koristi u proizvodnji, unatoč visokoj cijeni u usporedbi s analognim tvarima i materijalima.
Što je sintetički dielektrik? Trenutno je gotovo posvuda zabranjen zbog svoje visoke toksičnosti, budući da se proizvodi na bazi kloriranog ugljika. Tekući dielektrik na bazi organskog silicija siguran je i ekološki prihvatljiv. Ova vrsta ne uzrokuje metalnu hrđu i ima svojstva niske higroskopnosti. Postoji ukapljeni dielektrik koji sadrži organofluorov spoj koji je posebno popularan zbog svoje nezapaljivosti, toplinskih svojstava i oksidacijske stabilnosti.
A posljednja vrsta su biljna ulja. Oni su slabo polarni dielektrici, to uključuje 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 što je dielektrik. Spomenute su razne vrste i njihova svojstva. Naravno, da biste razumjeli suptilnost njihovih karakteristika, morat ćete detaljnije proučiti dio fizike o njima.
