Совет 1: Что такое изотропный диэлектрик

К диэлектрикам относится очень большое количество веществ, с которыми человек очень часто встречается в повседневной жизни. Очень важно знать их общие свойства и условия применения для того, чтобы соблюдать нормы безопасности.
Диэлектриками или изоляторами являются материалы, которые не проводят ток и отделяют один проводник от другого. Оба эти понятия относятся к одному классу материалов, но имеют разное происхождение и используется в различных контекстах.

Понятие «диэлектрик» чаще всего употребляется в физике для обозначения материала, который не проводит электрический ток. Изолятор – это средство для изоляции чего-либо от остальной среды. Изоляторами в технике как раз и являются диэлектрики.

Пластиковое покрытие на электрическом шнуре является диэлектриком. Стеклянные или керамические пластины, используемые для поддержки линий электропередач и предохраняющие их от короткого замыкания на землю, также являются диэлектриками. Довольно много неметаллических веществ, применяющихся в различных устройствах, относятся к диэлектрикам.

Разница между металлом и диэлектриком состоит в том, что у первого имеются свободные носители заряда. При воздействии электромагнитного поля эти носители, или электроны, начинают двигаться и тем самым передавать энергию. У диэлектриков свободных электронов нет. Более того, у такого типа веществ зачастую наблюдается недостаток свободных частиц, что и делает их идеальными изоляторами.

К одному из наиболее важных свойств диэлектриков относится диэлектрическая проницаемость. Для природных материалов она различна и может колебаться от одного да ста тысяч Фарад на метр. Чем больше диэлектрическая проницаемость, тем больший ток может изолировать данный диэлектрик. В последнее время для производства изоляторов стали применяться новые типы веществ, которые имеют диэлектрическую проницаемость в десятки и сотни раз больше, чем естественные материалы.

Изотропными диэлектриками называются вещества, проницаемость которых не зависит от толщины слоя материала или направления протекания электрического тока. Изоляция будет абсолютно одинаково защищать от поражения электрическим током при различной ее толщине: от миллиметра до метра. Низкая диэлектрическая проницаемость делает такой материал неподходящим для защиты от токов больших напряжений. Однако, если ток, проходящий по проводнику, сравнительно небольшой, то изоляцию можно делать именно из такого материала.

К преимуществам изотропных диэлектриков относятся их дешевизна и простота при производстве. Также такие материалы очень легкие и поэтому часто применяются для изоляции в бытовых условиях при максимальном напряжении 360 Вольт.

Совет 2: Что такое поляризация диэлектрика

Поляризация диэлектрика — это явление возникновения зарядов под действием внешнего поля. Сами заряды, появляющиеся при этом, называют поляризационными. Существует два типа диэлектриков, а также механизмов их поляризации.

Диэлектрики и их виды



Диэлектриками считают вещества, которые не проводят электрический ток. К ним относят многие чистые жидкости, например масла, бензины и дистиллированную воду, а также керамику, стекло, сухую древесину, кристаллы солей и газы под воздействием несильных внешних полей. Четкой границы между проводниками и диэлектриками нет, поскольку все вещества в той или иной мере проводят электрический ток. Однако, если проводимость выражена слабо, ею можно пренебречь и считать вещество идеальным изолятором.

Под действием электрического поля заряды в диэлектриках могут смещаться только на незначительное расстояние, величина этого смещения не превышает размеры молекул и атомов. Данные смещения приводят в появлению индуцированных зарядов, в отличие от проводников, такие заряды могут возникать как на поверхности, так и внутри диэлектрика.

Механизм поляризации неполярных диэлектриков



К неполярным диэлектрикам относят вещества, которые состоят из атомов и молекул без собственного дипольного момента в отсутствии поля. Это газы с симметричными двухатомными молекулами — водород, кислород и азот, пластмассы, органические жидкости и бензины. В них центры положительных зарядов ядер совпадают с отрицательным зарядами электронных облаков.

Механизм поляризации неполярных диэлектриков называют индукционным. Под действием внешнего поля центры зарядов смещаются незначительно, при этом каждый атом приобретает индуцированный дипольный момент. Его направление совпадает с направлением поля, а величина зависит от его напряженности.

Поскольку каждая молекула приобрела дипольный момент, то весь диэлектрик также его приобрел. В отличие от проводников, в которых воздействие поля характеризуется величиной индуцированных зарядов, важным параметром диэлектриков является дипольный момент единицы объема — вектор поляризации.

Механизм поляризации полярных диэлектриков



Молекулы некоторых веществ обладают собственным дипольным моментом в отсутствии внешнего электрического поля, такие диэлектрики называют полярными. Электронные плотности в молекулах полярных диэлектриков смещены к одному из атомов, механизм поляризации здесь иной. В отсутствии внешнего поля дипольные моменты молекул ориентированы хаотически, а их суммарный момент равен нулю.

Внешнее электрическое поле воздействует на вращающий момент каждой молекулы, в результате чего они начинают ориентироваться так, что их дипольный момент выстраивается вдоль вектора напряженности внешнего поля. Данный механизм поляризации называют ориентационным. При этом диэлектрик приобретает индуцированный дипольный момент.
Поиск
Совет полезен?
Добавить комментарий к статье
Осталось символов: 500
к
Honor 6X Premium
новая премиальная версия
узнать больше