Диэлектриктердин сезгичтиги жана өткөргүчтүгү сыяктуу кубулуштар физикада гана эмес, күнүмдүк турмушта да кездешет. Ушуга байланыштуу бул кубулуштардын илимдеги маанисин, алардын таасирин жана күнүмдүк турмушта колдонулушун аныктоо зарыл.
Чыңалууну аныктоо
Интенсивдүүлүк – физикадагы вектордук чоңдук, ал изилденүүчү талаанын чекитинде жайгаштырылган бир оң зарядга таасир этүүчү күчтөн эсептелет. Диэлектрик тышкы электростатикалык талаага коюлгандан кийин диполь моментине ээ болот, башкача айтканда поляризацияланат. Диэлектриктеги поляризацияны сандык мүнөздөмө үчүн поляризация колдонулат - диэлектриктин көлөмдүк маанисинин диполь моменти катары эсептелген вектордук физикалык индекс.
Интенсивдүүлүк вектору эки диэлектриктин ортосундагы бет аркылуу өткөндөн кийин кескин өзгөрүүгө дуушар болуп, электростатикалык талааларды эсептөөдө интерференцияны пайда кылат. Буга байланыштуу кошумча мүнөздөмө киргизилет - векторэлектрдик жылыш.
Өткөргүчтүктү колдонуу менен, сиз диэлектрик тышкы талааны канча жолу алсырата аларын биле аласыз. Диэлектриктердеги электростатикалык талааларды эң рационалдуу түшүндүрүү үчүн электрдик жылышуу вектору колдонулат.
Негизги аныктамалар
Орточунун абсолюттук өткөргүчтүгү Кулон мыйзамынын математикалык белгилерине жана электр талаасынын чыңалуусу менен электр индукциясынын ортосундагы байланыштын теңдемесине кирген коэффициент. Абсолюттук өткөргүчтүктү чөйрөнүн салыштырмалуу өткөргүчтүгү менен электр туруктуулугунун көбөйтүндүсү катары көрсөтсө болот.
Диэлектрик ийкемдүүлүк, заттын поляризациялуулугу деп аталат, электр талаасынын таасири астында поляризациялануучу физикалык чоңдук. Ошондой эле кичинекей талаадагы диэлектриктин поляризациясы менен тышкы электр талаасынын сызыктуу байланышынын коэффициенти. Диэлектрик ийкемдүүлүктүн формуласы төмөнкүчө жазылган: X=na.
Көпчүлүк учурларда диэлектриктер оң диэлектрдик кабылдоочулукка ээ, ал эми бул маани өлчөмсүз.
Ферроэлектрика - бул ферроэлектриктер деп аталган белгилүү бир кристаллдарда, белгилүү бир температуралык маанилерде болгон физикалык кубулуш. Ал сырткы электр талаасы болбосо да кристаллда спонтандык поляризациянын пайда болушунан турат. Ферроэлектриктердин пироэлектриктердин айырмасыбелгилүү бир температура диапазондорунда алардын кристаллдык модификациясы өзгөрөт жана туш келди поляризация жок болот.
Талаадагы электриктер өздөрүн өткөргүчтөрдөй алып жүрүшпөйт, бирок алардын жалпы мүнөздөмөлөрү бар. Диэлектрик өткөргүчтөн эркин заряддуу алып жүрүүчүлөрдүн жоктугу менен айырмаланат. Алар бар, бирок минималдуу санда. Өткөргүчтө металлдын кристалл торунда эркин кыймылдаган электрон окшош заряд алып жүрүүчүгө айланат. Бирок диэлектриктеги электрондор өз атомдору менен байланышта жана оңой кыймылдай албайт. Диэлектриктерди электр энергиясы бар талаага киргизгенден кийин, анда өткөргүч сыяктуу электрлешүү пайда болот. Диэлектриктен айырмасы электрондор өткөргүчтөгүдөй эле көлөм боюнча эркин кыймылдабайт. Бирок тышкы электр талаасынын таасири астында заттын молекуласынын ичинен заряддардын бир аз жылышуусу пайда болот: оң заряд талаа багытында жылыйт, ал эми терс заряд тескерисинче болот.
Ушуга байланыштуу бет белгилүү бир зарядка ээ болот. Электр талаасынын таасири астында заттын бетинде заряддын пайда болуу тартиби диэлектрдик поляризация деп аталат. Эгерде молекулалардын белгилүү концентрациясы бар бир тектүү жана полярдуу эмес диэлектрикте бардык бөлүкчөлөр бирдей болсо, анда поляризация да бирдей болот. Ал эми диэлектриктин диэлектрдик ийкемдүүлүгү учурда бул маани өлчөмсүз болот.
Байланыштуу төлөмдөр
Поляризация процессинен улам компенсацияланбаган заряддар диэлектрдик заттын көлөмүндө пайда болуп, поляризация же байланыш деп аталат. бөлүкчөлөр,бул заряддарга ээ болуп, молекулалардын заряддарында болот жана тышкы электр талаасынын таасири астында алар жайгашкан молекуладан чыкпай, тең салмактуулук абалынан жылат.
Байланышкан заряддар беттик тыгыздык менен мүнөздөлөт. Ортонун диэлектрдик ийкемдүүлүгү жана өткөргүчтүгү мейкиндиктеги эки электрдик заряддын байланыш күчү вакуумдагы бирдей көрсөткүчтөн канча эсе аз экенин аныктайт.
Стандарттык шарттарда көпчүлүк башка газдардын салыштырмалуу абага ийкемдүүлүгү жана өткөрүмдүүлүгү биримдикке жакын (кичине тегиздиктен улам). Ферроэлектриктердеги диэлектриктердин салыштырмалуу сезгичтиги жана өткөргүчтүгү заттын абсолюттук өткөргүчтүгү жана сезгичтиги, ошондой эле алардын ортосундагы бирдей тангенциалдык бекемдик компоненттери менен жуп диэлектриктердин бөлүү бетинде ондогон жана жүз миңдеген.
Көптөгөн практикалык кырдаалдардын арасында токтун металл денеден курчап турган дүйнөгө өтүшү менен жолугушуу бар, ал эми акыркысынын салыштырма өткөргүчтүгү бул дененин өткөргүчтүгүнөн бир нече эсе аз. Окшош жагдайлар, мисалы, жерге көмүлгөн металл электроддор аркылуу ток өткөндө пайда болушу мүмкүн. Көбүнчө болот электроддор колдонулат. Эгерде тапшырма айнектин диэлектрдик ийкемдүүлүгүн аныктоо болсо, анда бул зат иондук релаксация касиетине ээ болгондуктан, тапшырма бир аз татаалдашат, анын натыйжасында кичинекейкечиккендик.
Сырткы талаанын катышуусунда өткөргүчтүктөрү ар түрдүү болгон жуп диэлектриктердин чектеринде поляризация заряддары ар кандай беттик тыгыздыктагы ар кандай индекстер менен пайда болот. Диэлектриктен экинчисине өтүүдө талаа сызыгынын сынуусунун жаңы шарты мына ушундайча алынат.
Ток сызыктарындагы сынуу мыйзамын анын түрүндөгү эки диэлектриктердин электростатикалык талаалардагы жылышуу сызыктарынын сынуу мыйзамына окшош деп кароого болот.
Айланадагы дүйнөнүн ар бир денеси жана заты белгилүү бир электрдик касиеттерге ээ. Мунун себеби молекулярдык жана атомдук түзүлүштө - өз ара байланышта же эркин абалда болгон заряддалган бөлүкчөлөрдүн болушунда.
Эгер затка тышкы талаа таасир этпесе, анда мындай бөлүктөр кошумча электр талаасын түзбөстөн, жалпы жалпы көлөмдө бири-бирин тең салмактап жайгаштырышат. Эгерде сырттан электр энергиясы колдонулса, учурдагы молекулалардын жана атомдордун ичинде заряддардын кайра бөлүштүрүлүшү пайда болот, бул өзүнүн ички талаасынын пайда болушуна алып келет, ал сыртка багытталган.
Колдонулган тышкы талааны E0 жана ички E' деп белгилегенде, E талаасынын баары бул маанилердин суммасы болот.
Электрдеги бардык заттар адатта төмөнкүлөргө бөлүнөт:
- дирижерлер;
- диэлектриктер.
Бул классификация көптөн бери бар, бирок так эмес, анткени илим жаңы же бириккен денелерди көптөн бери ачкан.заттын касиеттери.
Өткөргүчтөр
Өткөргүч заттар эркин заряды бар каражаттар болушу мүмкүн. Металлдар көбүнчө мындай маселелер катары каралат, анткени алардын түзүлүшү заттын бүт көңдөйүнүн ичинде кыймылдай турган эркин электрондордун туруктуу болушун билдирет. чөйрөнүн диэлектрдик ийкемдүүлүгү жылуулук процессинин катышуучусу болууга мүмкүндүк берет
Эгерде өткөргүч тышкы электр талаасынын таасиринен обочолонгон болсо, анда анын ичинде оң жана терс заряддардын ортосунда тең салмактуулук пайда болот. Бул абал электр талаасында өткөргүч пайда болгондо дароо жоголот, ал заряддалган бөлүкчөлөрдү өзүнүн энергиясы менен бөлүштүрөт жана тышкы бетинде оң жана терс мааниге ээ тең салмактуу эмес заряддардын пайда болушун туудурат
Бул кубулуш электростатикалык индукция деп аталат. Металлдын бетинде анын таасири астында пайда болгон заряддар индукциялык заряддар деп аталат.
Өткөргүчтө пайда болгон индуктивдүү заряддар өткөргүчтүн ичиндеги тышкы талаанын таасирин компенсациялоочу өз талаасын түзөт. Ушуга байланыштуу жалпы электростатикалык талаанын көрсөткүчү компенсацияланат жана 0гө барабар болот. Ар бир чекиттин ичиндеги жана сыртындагы потенциалдары бирдей.
Бул жыйынтык өткөргүчтүн ичинде (тышкы талаа туташтырылган болсо да) потенциалдарда эч кандай айырма жана электростатикалык талаа жок экенин көрсөтүп турат. Бул факты колдонуудан улам экранда колдонулатадамды жана талааларга сезгич электр жабдууларын электро-оптикалык коргоо ыкмасы, өзгөчө жогорку тактыктагы өлчөө приборлору жана микропроцессордук технология.
Өткөргүчтүк менен сезгичтиктин ортосунда да байланыш бар. Бирок, аны формула аркылуу билдирсе болот. Демек, диэлектрдик өтүмдүүлүк менен диэлектрдик ийкемдүүлүктүн ортосундагы байланыш төмөнкү белгиге ээ: e=1+X.
ESD принциби
Калканчтын жардамы менен электр өткөргүч касиеттери бар материалдардан жасалган кийимдер жана бут кийимдер, анын ичинде баш кийимдер энергетика тармагында жогорку чыңалуудагы приборлор менен шартталган жогорку чыңалуу шарттарында иштеген кызматкерлердин коопсуздугу үчүн колдонулат. Электростатикалык талаа өткөргүчтүн ичине кирбейт, анткени өткөргүч электр талаасына киргизилгенде, ал бош заряддардын кыймылынан пайда болгон талаа менен компенсацияланат.
Диэлектриктер
Бул аталыш изоляциялык касиетке ээ заттарга таандык. Алар бекер эмес, өз ара байланышкан гана заряддарды камтыйт. Алардагы ар бир оң бөлүкчө эркин кыймылсыз жалпы нейтралдуу заряддуу атомдун ичиндеги терс бөлүкчө менен байланышат. Алар диэлектриктердин ичинен таралат жана тышкы талаалардын таасири астында өз абалын өзгөртө албайт. Ошол эле учурда заттын диэлектрдик ийкемдүүлүгү жана андан пайда болгон энергия дагы эле заттын структурасында белгилүү бир өзгөрүүлөрдү алып келет. Атом менен молекуланын ичинен катышы өзгөрөтбөлүкчөнүн оң жана терс заряддары, кошумча тең салмактуу эмес өз ара байланышкан заряддар заттын бетинде пайда болуп, ички электр талаасын пайда кылат. Ал сырттан келген чыңалууга багытталган.
Бул кубулуш диэлектрдик поляризация деп аталат. Аны сырткы энергиянын таасиринен пайда болгон, бирок ички талаанын каршы аракетинен алсыраган электр талаасынын заттын ичинен пайда болушу менен мүнөздөөгө болот.
Поляризациянын түрлөрү
Диэлектриктердин ичинде, ал эки түр менен көрсөтүлүшү мүмкүн:
- ориентация;
- электрондук.
Биринчи типтин дагы кошумча аталышы бар - диполдук поляризация. Бул касиет кичинекей диполдордон молекулаларды түзүүчү оң жана терс заряддагы жылышкан борборлору бар диэлектриктерге мүнөздүү - жуп заряддын нейтралдуу айкалышы. Бул кубулуш суюк, күкүрттүү суутек үчүн мүнөздүү.
Бул заттарга тышкы электр талаасынын таасирисиз молекулярдык диполдор диэлектриктин сыртында электр заряды пайда болбогондо, учурдагы температуралык өзгөрүүлөрдүн таасири астында туш келди ориентацияланат.
Бул сүрөт сырттан берилген энергиянын таасири астында өзгөрүп, диполдор ориентациясын көп өзгөртпөгөндө жана бетинде компенсацияланбаган макроскопиялык байланышкан заряддар пайда болуп, сырттан берилген талаага карама-каршы багытта талаа пайда болот.
Электрондук поляризация, ийкемдүүмеханизм
Бул кубулуш полярдуу эмес диэлектриктерде - диполь моменти жок молекулалары бар башка типтеги материалдарда кездешет, алар тышкы талаанын таасири астында оң заряддар гана ориентациялангандай деформацияланган. тышкы талаа векторунун багыты, ал эми терс заряддар - карама-каршы багытта.
Натыйжада, ар бир молекула колдонулган тышкы талаанын огу боюнча багытталган электрдик диполдун милдетин аткарат. Ушундай эле жол менен, сырткы бетинде карама-каршы багытка ээ болгон өздүк талаа пайда болот.
Уюлдуу эмес диэлектриктин поляризациясы
Бул заттар үчүн сырттагы талаанын таасиринен молекулалардын өзгөрүшү жана андан кийинки поляризациясы температуранын таасири астында алардын кыймылына көз каранды эмес. Метан CH4 полярдуу эмес диэлектрик катары колдонулушу мүмкүн. Эки диэлектрик үчүн тең ички талаанын сандык көрсөткүчтөрү алгач тышкы талаанын өзгөрүшүнө жараша чоңдукта өзгөрөт, ал эми каныккандан кийин сызыктуу эмес түрдөгү эффекттер пайда болот. Алар ар бир молекулярдык диполь полярдык диэлектриктердин жанында күч сызыктары боюнча тизилгенде же сырттан берилген энергиянын чоң көлөмүнөн атомдордун жана молекулалардын күчтүү деформациясынын натыйжасында пайда болгон полярдуу эмес заттардын өзгөрүшү пайда болот. Практикалык учурларда бул өтө сейрек кездешет.
Диэлектрик туруктуу
Изоляциялоочу материалдардын арасында электрдик индикаторлорго жана диэлектрдик өткөрүмдүүлүк сыяктуу мүнөздөмө олуттуу роль ойнойт. Экөө тең эки башка мүнөздөмө боюнча бааланат:
- абсолюттук маани;
- салыштырмалуу көрсөткүч.
Заттын абсолюттук өткөргүчтүгү деген термин Кулон мыйзамынын математикалык белгиленишин билдирет. Анын жардамы менен индукция вектору менен интенсивдүүлүктүн ортосундагы байланыш коэффициент түрүндө сүрөттөлөт.
