Materjalid on liigitatud juhtmete, isolaatorite ja pooljuhid põhineb nende elektrit juhtivatel omadustel. Iga materjal koosneb molekulidest, mis omakorda koosnevad aatomitest. Elektriväljale sattudes läbivad need aatomid materjalis teatud nihked ja omaduste muutused. Oktoobris 1745 näitas sakslase Ewald Georg von Kleisti eksperiment, mille käigus ühendati kõrgepinge elektrostaatiline generaator traadi abil pihuarvutisse kogutud veemahuga, et laengut saab hoida. Selle nähtuse abil leiutas Pieter van Musschenbroek esimese kondensaatori nimega “Leyden Jar”. Selle materjali uus omadus, mis toetas seda leiutist, oli “Dielectric”.

Mis on dielektrik?

Iga materjal koosneb aatomitest. Aatomid sisaldavad nii negatiivselt kui ka positiivselt laetud osakesi. Aatomi keskne tuum on positiivselt laetud. Mis tahes materjalis on aatomid paigutatud järgmiselt dipoolid esindatud positiivse ja negatiivse laenguga. Kui need materjalid alluvad elektriväljale, toimub dipoolmoment.

Juhi materjal hakkab juhtima elektrienergia rakendamisel. Isolaator on vastu elektrivoolule, kuna selle struktuuris pole vabalt liikuvaid elektrone. Kuid Dielectric on eritüüpi isolaator, mis ei juhi elektrit, vaid muutub elektriga kokkupuutel polariseeruvaks.

Dielektrilise polarisatsioon

Dielektrilistes materjalides nihkuvad elektrivälja mõjul materjalis leiduvad positiivsed laengud rakendatava elektrivälja suunas. Negatiivsed laengud nihutatakse rakendatud elektrivälja vastassuunas. See viib dielektrilise polarisatsioonini. Dielektrilises materjalis elektrilaengud materjali läbi ei voola. Polarisatsioon vähendab dielektriku üldist välja.

Dielektriku omadused

Termini Dielectric võttis esmakordselt kasutusele William Whewell. See on kahe sõna - „Dia” ja „elektriline” - kombinatsioon. Täiusliku dielektriku elektrijuhtivus on null. Dielektrik salvestab ja hajutab ideaalse kondensaatoriga sarnast elektrienergiat. Dielektrilise materjali mõned peamised omadused on elektriline vastuvõtlikkus, dielektriline polarisatsioon, dielektriline dispersioon, dielektriline lõdvestus, häälestatavus jne.

Elektriline vastuvõtlikkus

Seda, kui kergesti dielektrilist materjali saab elektrivälja toimel polariseerida, mõõdetakse elektrilise vastuvõtlikkuse järgi. See kogus määrab ka materjali elektrilise läbilaskvuse.

Dielektriline polarisatsioon

Elektriline dipoolmoment on süsteemi negatiivse ja positiivse laengu eraldamise mõõt. Dipoolmomendi (M) ja elektrivälja (E) suhe tekitab dielektriku omadused. Rakendatud elektrivälja eemaldamisel naaseb aatom oma algsesse olekusse. See juhtub eksponentsiaalsel lagunemisel. Aeg, mis kulub aatomi algseisundi saavutamiseks, on lõõgastusaeg.

Totaalne polarisatsioon

Dielektriku polarisatsiooni otsustab kaks tegurit. Need on dipoolmomendi moodustumine ja nende orientatsioon elektrivälja suhtes. Elementaarse dipooltüübi põhjal võib olla kas elektrooniline või ioonne polarisatsioon. Elektrooniline polarisatsioon P_ontekib siis, kui dipoolmomenti moodustavad dielektrilised molekulid koosnevad neutraalsetest osakestest.

Iooniline polarisatsioon P_ija elektrooniline polarisatsioon ei sõltu temperatuurist. Püsivad dipoolmomendid tekivad molekulides siis, kui erinevate aatomite vahel on laengu asümmeetriline jaotus. Sellistel juhtudel on orientatsiooniline polarisatsioon P_võitäheldatakse. Kui dielektrilises materjalis on tasuta laeng, viiks see ruumi laengu polarisatsioonini P_s. Dielektriku täielik polarisatsioon hõlmab kõiki neid mehhanisme. Seega on dielektrilise materjali täielik polarisatsioon

P_Kokku= P_i+ P_on+ P_või+ P_s

Dielektriline dispersioon

Kui P on dielektrikuga saavutatud maksimaalne polarisatsioon, t_ron konkreetse polarisatsiooniprotsessi lõõgastusaeg, dielektrilise polarisatsiooniprotsessi saab väljendada järgmiselt

“kuidas ehitada takisti ”

P (t) = P [1-eksp (-t / t_r)]

Relaksatsiooniaeg varieerub erinevate polarisatsiooniprotsesside korral. Elektrooniline polarisatsioon toimub väga kiiresti, millele järgneb ioonne polarisatsioon. Orientatsiooni polarisatsioon on aeglasem kui ioonne polarisatsioon. Kosmoselaengu polarisatsioon on väga aeglane.

Dielektriline jaotus

Kui rakendatakse kõrgemaid elektrivälju, hakkab isolaator juhtima ja käitub juhina. Sellistes tingimustes kaotavad dielektrilised materjalid oma dielektrilised omadused. Seda nähtust tuntakse kui dielektrilist jaotust. See on pöördumatu protsess. See toob kaasa dielektriliste materjalide rikke.

Dielektrilise materjali tüübid

Dielektrikud liigitatakse materjalis oleva molekuli tüübi põhjal. Dielektrikuid on kahte tüüpi - polaarsed ja mittepolaarsed.

Polaarne dielektrik

Polaarsetes dielektrikutes ei lange positiivsete osakeste massikeskus kokku negatiivsete osakeste massikeskmega. Siin on dipoolmoment olemas. Molekulid on asümmeetrilise kujuga. Elektrivälja rakendamisel joonduvad molekulid elektriväljaga. Elektrivälja eemaldamisel täheldatakse juhuslikku dipoolmomenti ja molekulides olev dipoolmoment muutub nulliks. Näiteks H2O, CO2 jne.

Mittepolaarne dielektrik

Mittepolaarsetes dielektrikates langeb positiivsete ja negatiivsete osakeste massikeskus kokku. Nendes molekulides puudub dipoolmoment. Need molekulid on sümmeetrilise kujuga. Mittepolaarsete dielektrikute näited on H2, N2, O2 jne.

Dielektrilise materjali näited

Dielektrilised materjalid võivad olla tahked ained, vedelikud, gaasid ja vaakum. Tahkeid dielektrikuid kasutatakse elektrotehnikas väga palju. Mõned näited müüdud dielektrikutest on portselan, keraamika, klaas, paber jne.. Gaasiliste dielektrikute näited on kuiv õhk, lämmastik, väävelheksafluoriid ja mitmesuguste metallide oksiidid. Destilleeritud vesi, trafoõli on vedelate dielektrikute tavalised näited.

Dielektrilise materjali rakendused

Mõned dielektrikute rakendused on järgmised:

Neid kasutatakse aastal energia salvestamiseks kondensaatorid .
Pooljuhtseadme jõudluse parandamiseks kasutatakse kõrge läbilaskvusega dielektrilisi materjale.
Dielektrikuid kasutatakse aastal Vedelkristallekraanid.
Keraamilist dielektrikut kasutatakse dielektrilise resonaatori ostsillaatoris.
Baariumstrontiumi titanaadi õhukesed kiled on dielektrilised, mida kasutatakse mikrolaineahjus häälestatavates seadmetes, mis tagavad kõrge häälestatuse ja madala lekkevoolu.
Parylene kasutatakse tööstuslikes katetes toimib tõkkena aluspinna ja väliskeskkonna vahel.
Elektris trafod , vedelate dielektrikutena kasutatakse mineraalõlisid ja need aitavad kaasa jahutusprotsessile.
Kastoorõli kasutatakse kõrgepingekondensaatorites selle mahtuvuse väärtuse suurendamiseks.
Elektretid, spetsiaalselt töödeldud dielektriline materjal, toimivad magnetitega elektrostaatilise ekvivalendina.

KKK

1). Mis on dielektriku kasutamine kondensaatorites?

Kondensaatoris kasutatavad dielektrikud aitavad vähendada elektrivälja, mis omakorda vähendab pinget, suurendades seeläbi mahtuvust.

2). Millist dielektrilist materjali kasutatakse kondensaatorites laialdaselt?

Kondensaatorites kasutatakse laialdaselt dielektrilisi materjale nagu klaas, keraamika, õhk, vilgukivi, paber, plastkile.

3). Millisel materjalil on suurim dielektriline tugevus?

Täiuslikul vaakumil on suurim dielektriline tugevus.

4). Kas kõik isolaatorid on dielektrikud?

Ei, kuigi dielektrikud käituvad isolaatoritena, pole kõik isolaatorid dielektrikud.

Seega moodustavad dielektrikud olulise osa kondensaatoritest. Heal dielektrilisel materjalil peaks olema hea dielektriline konstant, dielektriline tugevus, madal kadumistegur, kõrge temperatuuri stabiilsus, kõrge stabiilsus ladustamisel, hea sagedusreaktsioon ja see peaks olema tööstuslike protsesside jaoks muudetav. Dielektrik mängib olulist rolli ka kõrgsageduslikes elektroonilistes vooluringides. Materjali dielektriliste omaduste mõõtmine annab teavet selle elektriliste või magnetiliste omaduste kohta. Mis on dielektriline konstant?