Material dielectric. Principalele caracteristici ale materialelor dielectrice
Clasificarea pe structura moleculelor
Clasificarea de către compoziție chimică
Clasificarea prin metoda de primire
Clasificarea de către starea agregată
Dielectrice active și pasive
Determinarea materialelor dielectrice
Clasificarea și domeniul de utilizare a materialelor dielectrice
Dielectricile sunt numite substanțe, principala proprietate electrică este capacitatea de a polariza în câmpul electric.
Materialele electrice electrice se numesc materiale dielectrice concepute pentru a crea izolarea electrică a părților de transport curente ale instalațiilor electrice.
Izolatorul este un produs al unui material izolator electric, ale cărei sarcini sunt de fixare și izolare reciprocă din diferite conductori sub diferite potențiale (de exemplu, izolatoarele de transmisie a energiei aerului).
Izolarea electrică este un sistem izolator electric al unui produs electric specific specific, realizat din unul sau mai multe materiale izolante electrice.
Dielectricii utilizați ca materiale izolatoare electrice sunt numite dielectrice pasive. În prezent, așa-numitele dielectrice active, ale căror parametri pot fi ajustate, schimbând rezistența câmpului electric, temperatura, tensiunile mecanice și alți parametri care îi afectează factorii.
De exemplu, un condensator, materialul dielectric în care este servit piezoelectric, sub acțiunea tensiunii alternante aplicate, își schimbă dimensiunile liniare și devine un generator de oscilație cu ultrasunete. Capacitatea condensatorului electric, realizată din dielectric neliniar - feroelectrică, variază în funcție de rezistența câmpului electric; Dacă un astfel de container este inclus în circuitul oscilator LC, se schimbă frecvența sa de setare.
Materiale dielectrice clasificate:
De stat agregat: gazos, lichid și solid;
Prin metoda de obținere: naturală și sintetică;
Prin compoziție chimică: organică și anorganică;
Pe structura moleculelor: neutru și polar.
Dielectrici gazoși
Dielectricile gazoase dielectrice includ: aer, azot, hidrogen, dioxid de carbon, elegaz, chladone (freon), argon, neon, heliu etc. Sunt folosite în fabricarea aparatelor electrice (comutatoare de aer și e-mail, descărcători)
Cel mai larg ca material izolator electric utilizează aerul. Aerul conține: perechi de apă și gaze: azot (78%), oxigen (20,99%), dioxid de carbon (0,03%), hidrogen (0,01%), argon (0,9325%), neon (0, 0018%), de asemenea Ca Helium, Krypton și Xenon, care în ceea ce privește sumele se ridică la zece mii de dolari la sută.
Proprietățile importante ale gazelor sunt capacitatea lor de a restabili rezistența electrică, constanta dielectrică scăzută, valoarea de rezistență ridicată, practic o îmbătrânire, inerție a unui număr de gaze cu privire la materialele solide și lichide, netoxicitatea, capacitatea de a funcționa la temperaturi scăzute și presiune înaltă, non-cauzatoare.
Dielectrice lichide
Dielectricile lichide sunt proiectate pentru a îndepărta căldura de la înfășurări și linii magnetice în transformatoare, aspirație cu arc în comutatoarele de ulei, sporind izolarea solidă în transformatoare, intrări umplute cu ulei, condensatoare, cabluri pline de ulei și ulei.
Dielectricile lichide sunt împărțite în două grupe:
Uleiuri ulei (transformator, condensator, cablu);
Uleiuri sintetice (sovopol, silicon lichid și compuși fluoroorganici).
4.1.7 Domenii de utilizare a dielectricilor ca etm
Aplicație în industria energiei electrice:
- Izolarea liniară și substație - este anvelopele de porțelan, sticlă și silicon în izolatoarele suspendate VL, porțelan în suport și izolatoare de trecere, fibră de sticlă ca elemente de transport, polietilenă, hârtie în intrări de înaltă tensiune, hârtie, polimeri în cablurile de alimentare;
- Izolarea aparatelor electrice - hârtie, getinx, fibră de sticlă, polimeri, materiale salivare;
- mașini, dispozitive - hârtie, carton, lacuri, compuși, polimeri;
- condensatoare de diferite tipuri- filme polimerice, hârtie, oxizi, nitruri.
Din punct de vedere practic, în fiecare caz, alegerea materialului de izolație electrică ar trebui să analizeze condițiile de lucru și să aleagă materialul izolator în conformitate cu complexul complex. Pentru orientare, este recomandabil să se împartă principalele materiale dielectrice în grupuri în condițiile de aplicare.
1. Izolație electrică rezistentă la încălzire. Acest lucru este în primul rând produsele din materiale de mica, dintre care unele sunt capabile să lucreze la 700 ° C. Ochelari și materiale pe baza lor (fibră de sticlă, fibră de sticlă). Acoperiri de fosfat organosilicate și metalice. Materiale ceramice, în special nitrura de bor. Compoziții din silicon cu liant rezistent la căldură. Polimida, fluoroplast posedă rezistență ridicată la încălzire a polimerilor.
2. Izolație electrică rezistentă la umiditate. Aceste materiale ar trebui să fie hidrofobe (apă scăzută) și non-higroscopic. Un reprezentant luminos Această clasă este fluoroplastic. În principiu, este posibilă hidrofobizarea prin crearea de acoperiri protectoare.
3. Izolație rezistentă la radiații. Aceasta este, în primul rând, filme anorganice, ceramică, fibercstolit, materiale slobinite, unele tipuri de polimeri (poliimide, polietilenă).
4. Izolație rezistentă la tropic.Materialul trebuie să fie hidrofob pentru a lucra cu umiditate și temperatură ridicată. În plus, trebuie să fie rezistent împotriva ciupercilor mucegaiului. Cele mai bune materiale: fluoroplastice, alți polimeri, cel mai rău hârtie, carton.
5. Izolație rezistentă la îngheț. Această cerință este caracteristică, în principal pentru cauciuc, deoarece Cu o scădere a temperaturii, toată cauciucul pierde elasticitatea. Cele mai multe anvelope siliconice rezistente la îngheț cu grupări fenil (până la -90 ° C).
6. Izolarea de a lucra în vid (spațiu, instrumente vacuum). Pentru aceste condiții, trebuie utilizate materiale densitate de vacuum. Unele materiale ceramice special gătite sunt potrivite, polimerii sunt nepotriviți.
Carton electrotehnic Utilizate ca tampoane de distanțare dielectrică, șaibe, struturi, ca izolare a țevilor magnetice, izolarea canelurilor de mașini rotative etc. Cartonul este utilizat, de obicei, după impregnarea cu ulei de transformator. Rezistența electrică a cartonului impregnat atinge 40-50 kV / mm. Deoarece este mai mare decât rezistența uleiului de transformator, pentru a crește rezistența electrică a transformatoarelor, barierele speciale din carton sunt adesea potrivite în mediul de ulei. Izolarea lucrătorului de ulei are, de obicei, puterea E \u003d 300-400 kV / cm. Dezavantajul cartonului este higroscopicitatea, rezistența mecanică scade ca rezultat al umidității și, rezistența electrică (în 4 sau mai multe ori) scade dramatic.
ÎN În ultima vreme Producția de izolatoare pentru VL pe baza cauciuc siliconic.. Acest material se referă la cauciucuri, din care proprietatea principală este elasticitatea. Acest lucru permite nu numai izolatoare, ci și cabluri flexibile din cauciucuri. În sectorul energetic se utilizează diferite tipuri de cauciuc: cauciuc natural, butadienă, stiren butadienă, etilenă propilenă și silicon.
Porțelan electrotehnic Este un mineral artificial format din minerale de lut, sfere sălbatice și cuarț ca rezultat al tratamentului termic asupra tehnologiei ceramice. Proprietățile cele mai valoroase includ rezistența ridicată la temperaturi pozitive, pozitive și negative, la efectele reactivilor chimici, rezistența mecanică ridicată și electrică, costul scăzut al componentelor sursă. Acest lucru a determinat utilizarea pe scară largă a porțelanului pentru producția de izolatoare.
Sticlă electrotehnică Ca material pentru izolatori, are unele avantaje față de porțelan. În special, are o bază de materii prime mai stabile, este mai ușor de tehnologie care permite o mai mare automatizare, posibilitatea controlului vizual al izolatoarelor defectuoase.
Mica.este baza unui grup mare de produse electroculare electrice. Principalul avantaj al mica este o rezistență ridicată la căldură, împreună cu caracteristici de izolație electrică suficient de mare. Mica este un mineral natural al compoziției complexe. În ingineria electrică, se utilizează două tipuri de mica: CAL 2 Muscovit ()) 2 și FlooGopit KMG 3 (ALSI3O10 (OH) 2. Caracteristicile electrice electrice ridicate ale mica sunt obligate la structura sa neobișnuită, și anume - laminările. Slyuda Este posibilă împărțirea în plăci plate până la dimensiuni submiconale. Tensiuni distructive Când separarea unui strat de la celălalt strat este de aproximativ 0,1 MPa, în timp ce atunci când se întinde de-a lungul stratului - 200-300 MPa. Din alte proprietăți de mica, notăm Tg scăzut mai mică de 10-2; rezistivitate ridicată, mai mult de 10 12 ohmi · M; rezistență electrică suficient de mare, mai mult de 100 kV / mm; rezistență la căldură, punct de topire mai mare de 1200 ° C.
Mica este utilizată ca izolație electrică, ca sub formă de plăci subțiri de țigări, inclusiv. lipit împreună (mikaniiți) și sub formă de hârtii de sali, incl. impregnate cu diverse lianți (soludinați sau mica). Hârtia Slyuda este realizată de tehnologie aproape de tehnologia hârtiei obișnuite. Mica mănâncă, pregătește o pulpă, pe mașinile de hârtie se rostogolesc pe foile de hârtie.
Mikanits. Acestea au cea mai bună caracteristică mecanică și rezistență la umiditate, dar sunt mai scumpe și mai puțin tehnologice. Aplicație - Izolarea pasiunii și viitoare a mașinilor electrice.
Slidinites. - Materiale de foaie fabricate din hârtie de mica musculită. Uneori sunt combinate cu un substrat de fibră de sticlă (flossomudinită) sau un film de polimer (compus de film). Hârtie impregnată cu lac sau alți lianți, posedă cele mai bune caracteristici mecanice și electrofizice decât hârtia neiderică, dar rezistența la căldură este de obicei mai mică, deoarece Este determinată de proprietățile liantului de impregnare.
Slyudoplasts. - Materiale de foaie fabricate din hârtie de mica pe bază de flogopite și impregnați cu lianți. Ca slobiniții, ele sunt, de asemenea, combinate cu alte materiale. În comparație cu Miclowities, au mai multe caracteristici electrofizice cele mai grave, dar au un cost mai mic. Utilizarea transportatorilor de miclowitis și mica - Izolarea mașinilor electrice, izolarea rezistentă la încălzire a aparatelor electrice.
Cea mai mare utilizare a gazului în ingineria electrică are aer. Acest lucru se datorează ieftinului, accesibilității aerului, ușurința creării, întreținerii și reparației sistemelor de izolare a aerului, posibilitatea controlului vizual. Obiecte în care aerul este utilizat ca izolație electrică - linii de alimentare, dispozitive de distribuție deschise, comutatoare de aer etc.
De la gazele electronegative cu rezistență electrică ridicată, am găsit cea mai mare aplicație elegas SF6.. El a primit numele său de la reducerea "gazului electric". Proprietățile unice ale Eleginaz au fost deschise în Rusia, utilizarea sa a început și în Rusia. În anii '30, celebrul om de știință B.M. Gokhberg a explorat proprietățile electrice ale unui număr de gaze și a atras atenția asupra unor proprietăți ale Sixfluorid Sulf SF6. Rezistența electrică la presiune atmosferică și decalajul 1 cm este e \u003d 89 kV / cm. Greutatea moleculară este de 146, caracteristică este un coeficient de expansiune termic foarte mare și o densitate mare. Acest lucru este important pentru fabricile de energie în care se efectuează răcirea oricăror părți ale dispozitivului, deoarece Cu un coeficient de expansiune mare termic, un flux convectiv care transportă căldură este ușor format. De la căldură proprietăți fizice: Punctul de topire \u003d -50 ° C la 2 atm, punct de fierbere (sublimare) \u003d -63 ° C, ceea ce înseamnă posibilitatea de utilizare la temperaturi scăzute.
De la altii proprietăți utile Observăm următoarele: inerția chimică, netoxicitate, ne-îngrijire, rezistență la căldură (până la 800 ° C), siguranța exploziei, descompunerea slabă în descărcări, temperatura scăzută a lichefiei. În absența impurităților, Elegaz este complet inofensiv pentru oameni. Cu toate acestea, produsele de descompunere prin e-mail ca urmare a deversărilor (de exemplu, în descărcare sau comutare) sunt toxice și active chimic. Complexul proprietăților Elegaz a oferit o utilizare destul de larg răspândită a izolației de Eleginase. Dispozitivele elegăse sunt de obicei utilizate sub presiune în câteva atmosfere pentru o mai mare compactare a centralelor electrice, deoarece Rezistența electrică crește cu o presiune în creștere. Pe baza izolării eleginazice, se creează și acționează un număr de dozatoare electrice, cabluri, condensatoare, comutatoare, CRC compactă (comutator închis).
Cea mai frecventă dielectrică lichidă din sectorul energetic este uleiul transformator.
Ulei de transformare - Fracția de ulei purificată obținută prin distilare, fierbere la o temperatură de la 300 ° C până la 400 ° C. În funcție de originea uleiului, ele au proprietăți diferite și aceste proprietăți distinctive ale materiilor prime sunt reflectate asupra proprietăților uleiului. Are o compoziție complexă de hidrocarburi cu o greutate medie de molecule 220-340 A.E. și conține următoarele componente principale.
Din uleiul de transformare în funcție de proprietățile și utilizarea dielectricilor lichide, este demn de remarcat uleiurile condensatorului și cablului.
Uleiuri condensatoare. Sub acest termen a combinat un grup de diverse dielectrice utilizate pentru impregnarea de petrol-ulei și izolarea filmului de hârtie a condensatorilor. Cel mai comun ulei de condensator. Conform GOST 5775-68, produceți din ulei de transformare prin curățare mai profundă. Aceasta diferă de uleiurile obișnuite mai mari, o valoare mai mică de TG (mai mult de zece ori). Ulei de ricin Originea vegetală, este obținută de la semințe de acariene. Domeniul principal de utilizare este impregnarea condensatorilor de hârtie pentru funcționarea în condiții de impuls.
Densitatea uleiului de ricin 0,95-0,97 t / m3, temperatura congelată de la -10 ° C până la -18 ° C. Constanta dielectrică la 20 ° C este de 4,0-4,5 și la 90 ° C - \u003d 3,5 - 4.0 ; Tg la 20 ° C este de 0,01-0,03 și la 100 ° C Tg \u003d 0,2-0,8; EPR la 20 ° C este de 15-20 mV / m. Uleiul de ricin nu se dizolvă în benzină, ci se dizolvă în alcool etilic. Spre deosebire de uleiurile de ulei, Castor nu provoacă umflarea cauciucului obișnuit. Acest dielectric se referă la dielectrice lichide slabe, rezistivitatea acestuia în condiții normale este de 108 - 1010 OM · m.
Uleiuri de cablu Proiectat pentru impregnarea izolației de hârtie a cablurilor de alimentare. Baza lor este, de asemenea, uleiuri de ulei. Din uleiul de transformare se distinge prin creșterea vâscozității, a creșterii punctului bliț și a pierderilor dielectrice reduse. De la brandurile de uleiuri, notăm Mn-4 (Low-vâscous, pentru a umple cablurile de presiune scăzută), C-220 (vâscoziune ridicată pentru umplerea cablurilor de înaltă presiune), km-25 (cele mai vâscoase).
Al doilea tip de dielectricile lichide este fluide dificile și necombustibile. Dielectricile lichide cu astfel de proprietăți sunt destul de multe. Cea mai mare distribuție în ingineria electrică și ingineria electrică a fost primită chloraffenyl.. ÎN literatură străină Se numesc clorbifenilii. Acestea sunt substanțe care au un inel dublu benzen, așa-numitul. DI (bi) inel fenil și unul sau mai mulți atomi de clor atașați la acesta. În Rusia, dielectricele acestui grup sunt utilizate sub formă de amestecuri, în principal un amestec de pentaclorofenil cu triclorofenil. Numele comerciale ale unora dintre ele sunt "Consiliul", "Sovvol", "Caloriya-2".
Materialele dielectrice sunt clasificate pentru o serie de semne intraspecifice, care sunt determinate de caracteristicile principale: electrice, mecanice, fizico-chimice, termice.
4.2.1 Caracteristicile electrice ale materialelor dielectrice includ:
Rezistență electrică voluminoasă specifică ρ, om * m sau conductivitate specifică σ, cm / m;
Rezistență electrică de suprafață specifică ρ s, ohm sau conductivitate specifică de suprafață Σ s cm;
Coeficientul de temperatură al rezistenței electrice specifice TC ρ, ˚С -1;
Permeabilitatea dielectrică ε;
Coeficientul de temperatură al constantă dielectrică TKε;
Unghiul tangent al pierderilor dielectrice δ;
Rezistența electrică a materialului E PR, MV / M.
4.2.2 Caracteristicile termice determină proprietățile termice ale dielectricilor.
Caracteristicile termice includ:
Capacitatea de căldură;
Temperatură de topire;
Temperatura de înmuiere;
Temperatura capacului;
Rezistență la căldură;
Rezistență la încălzire;
Rezistența la rece este capacitatea dielectricilor de a rezista la temperaturi scăzute, menținând în același timp proprietățile electrice izolatoare;
Rezistența tropică - Rezistența dielectricilor la un complex de influențe externe într-un climat tropical (diferența ascuțită de temperatură, umiditate ridicată, radiația solară);
Termoelastic;
Temperatura flash a vaporilor de fluide izolate electrice.
Rezistența la încălzire este una dintre cele mai importante caracteristici ale dielectricilor. În conformitate cu GOST 21515-76, rezistența la încălzire este capacitatea unui dielectric să existe pentru o perioadă lungă de timp a unei temperaturi crescute de-a lungul timpului comparabil cu o perioadă de funcționare normală, fără o deteriorare nevalidă a proprietăților sale.
Clase de rezistență la încălzire. Doar șapte. Caracterizată prin indicele de temperatură al TI. Această temperatură la care durata de viață a materialului este de 20 de mii de ore.
4.2.3 Proprietățile de sudare ale dielectricilor
Rezistența la umiditate este fiabilitatea funcționării izolației atunci când este localizată în atmosfera unui vapor de apă aproape de saturație. Rezistența la umiditate este evaluată prin schimbarea proprietăților fizice electrice, mecanice și alte materiale după găsirea unui material într-o atmosferă cu umiditate crescută și ridicată; prin umiditate și permeabilitate la apă; Prin umiditate și absorbție a apei.
Permeabilitatea la umiditate - capacitatea materialului de a sări peste perechi de umiditate în prezența diferenței dintre umiditatea relativă a aerului pe ambele părți ale materialului.
Absorbție de umiditate - capacitatea materialului de a sorbit apă în timpul depresiei pe termen lung într-o atmosferă umedă apropiată de starea de saturație.
Abseccesul apei - capacitatea materialului la apa de sorbit cu imersie lungă în apă.
Rezistența tropică și tropicalizarea echipamentelor - Protecția echipamentelor electrice de la umiditate, matriță, rozătoare.
4.2.4 Proprietățile mecanice ale dielectricilor definesc următoarele caracteristici:
Stresul distructiv cu tensiune statică;
Tensiune distructivă în timpul compresiei statice;
Tensiunea distructivă în timpul îndoirii statice;
Duritate;
Vâscozitate șoc;
Divizarea rezistenței;
Rezistență la durabilitate (pentru materiale flexibile);
Flexibilitate în numărul de cerșetori dublați;
Proprietăți platestroice.
Caracteristicile mecanice ale dielectricilor definesc gostările corespunzătoare.
4.2.5 Caracteristici fizico-chimice:
Numărul acidului care determină cantitatea de acizi liberi din dielectric, agravarea proprietăților dielectrice ale dielectricilor lichide, a compușilor și a lacurilor;
Vâscozitate cinematică și condiționată;
Absorbtia apei;
Rezistenta la apa;
Rezistență la umiditate;
DUG Rezistență;
Capacitatea de urmărire;
Radio durabilitate etc.
Sunt împărțite în 3 grupe:
1) uleiuri de ulei;
2) lichide sintetice;
3) uleiuri vegetale.
Dielectricile lichide sunt utilizate pentru a impregna cablurile de înaltă tensiune, condensatoare, pentru umplerea transformatoarelor, comutatoarelor și intrărilor. În plus, aceștia efectuează funcțiile lichidului de răcire în transformatoare, agitul de săpare în comutatoare etc.
Uleiuri de ulei
Uleiuri de ulei reprezintă un amestec de hidrocarburi de parafină (Cu n2 n + 2) și nafhen (cu n 2 n ) Rânduri. Acestea sunt utilizate pe scară largă în ingineria electrică ca și uleiuri de transformare, cablu și condensator. Ulei, umplerea golurilor și a porilor în interiorul instalațiilor și produselor electrice, mărește rezistența electrică a izolației și îmbunătățește radiatorul din produse.
Ulei de transformare ieșiți din petrol prin distilare. Proprietățile electrice ale uleiului de transformator sunt în mare măsură dependente de calitatea purificării uleiului de impurități, conținutul de apă în el și gradul de aduggație. Permeabilitatea dielectrică a uleiului 2.2, rezistență electrică specifică 10 13 ohmi · M..
Scopul uleiurilor de transformare este de a crește rezistența electrică a izolației; Căldura de distilare; Promovarea Dugwashing în comutatoarele de ulei, îmbunătățește calitatea izolație electrică În produsele electrice: risostate, condensatoare de hârtie, cabluri de izolare a hârtiei, cabluri de alimentare - prin umplere și impregnare.
Uleiul de transformare în timpul funcționării agravează, care se înrăutățește calitatea acestuia. Uleiul de îmbătrânire promovează: ulei de contact cu aer, temperaturi ridicate, contactul cu metalele (Cu., Pb, Fe.), impactul luminii. Pentru a crește durata de viață, uleiul este regenerat prin curățarea și îndepărtarea produselor de îmbătrânire, adăugând inhibitori.
Cabluși condensator Uleiul diferă de la transformator mai mult calitate superioară Curățarea.
Dielectrice lichide sintetice
Dielectrice lichide sintetice pentru unele proprietăți depășesc uleiurile electrice electrice de ulei.
Hidrocarburi clorurate
Sobol. – pentaclacifenil.C 6 H 2 SL 3 - C 6 H 3 SL 2 obținut în timpul clorinței difeniluluiDe la 12 ore 10
C6H5 - C6H5 + 5CI2 → C6H2CI3 - C6H3 SL 2 + 5 HCI
Sobol. Se utilizează pentru impregnarea și condensatoarele de umplere. Are o constantă dielectrică mai mare în comparație cu uleiurile de ulei. Permeabilitatea dielectrică a Consiliului de 5.0, rezistență electrică specifică 10 11 ¸ 10 12 ohmi · m. PRIMIRMS Consiliul pentru impregnarea puterii de hârtie și radiodesteri cu o capacitate specifică și o tensiune redusă de funcționare.
Sovvol. - un amestec de bufniță cu triclorbenzen.. Utilizate pentru a izola transformatoarele rezistente la explozie.
Fluide de siliciu
Au cea mai mare distribuție polidimetilsiloxanii, polidietilsiloxanii, polimetilfenilsiloxanii lichide.
Fluide polisiloxane - polimeri de silicon lichid ( poloriganosiloxanii), au proprietăți valoroase ca: ridicate rezistență la încălzire, inerții chimice, higroscopicitate scăzută, temperatură scăzută de creștere, caracteristici electrice ridicate într-o gamă largă de frecvențe și temperaturi.
Poloriganosiloxanii lichizi sunt compuși polimerici cu un grad scăzut de polimerizare, ale cărei molecule conțin o grupare siloxienă de atomi
,
În cazul în care atomii de siliciu sunt asociați cu radicali organiciR: metil CH3, etil C2H5, fenil C 6H5 . Moleculele de fluide policorganosiloxan pot avea o structură liniară, liniară și ciclică.
Lichid polimetilsiloxanii obținută la hidroliză dimethydichloursilana. În amestecul C. trimetilclorsilan .
Lichidele rezultate sunt incolore, dizolvate în hidrocarburi aromatice, dicloretan și un număr de alți solvenți organici nu sunt dizolvați în alcooli și acetonă. Polimetilsiloxanii Inert chimic, nu au acțiuni agresive la metale și nu interacționează cu cele mai multe dielectrice și cauciuc organic. Constanță dielectrică 2.0.¸ 2.8, rezistență electrică specifică 10 12 Ohm · M., Rezistență electrică 12¸ 20 mV / m
Formulă polidimetilsiloxandar Are apariția
– SI(CH3) 3 - O - [ SI(CH3) 2 - O] n -SI(CH3) \u003d O
Polimerii de silicon lichid sunt utilizați ca:
Polyyetilsiloxanii – obținută la hidroliză diethyldihlorsilana. și trietilchloritonia. . Au un interval de temperatură larg de fierbere. Structura este exprimată prin formula:
Proprietățile depind de punctul de fierbere. Proprietățile electrice coincid cu proprietățile polidimetilsiloxan.
Lichid polimetilfenilsiloxanii au o structură exprimată prin formula
Obțineți hidroliza fenilmetyldihlorsilanov. și alt ulei vâscos. După procesareNaon. Viscozitatea crește de 3 ori. Rezista la încălzire timp de 1000 ore până la 250 ° C. Proprietățile electrice coincid cu proprietăți polidimetilsiloxan.
Pentru γ - Iradierea vâscozitatea lichidelor siliconice crește foarte mult, iar caracteristicile dielectrice se deteriorează brusc. Cu o doză mare de transfecțiune a fluidului de radiații cauciucul Masa, apoi într-un corp fragil solid.
Fluidele fluorogene
Fluide fluorogene - De la 8 F 16 - prostii și rezistente la explozie, campionatul înalt. (200 ° C), au higroscopicitate scăzută. Pereche-le au o rezistență electrică ridicată. Lichidele au o vâscozitate scăzută, lilieci. Ei au cea mai bună radiază de căldură decât uleiurile de ulei și lichidele siliconice.–) n.,
este un polimer non-polar al unei structuri liniare. Se dovedește la polimerizarea gazului de etilenăC 2N 4. La presiune ridicată (până la 300 MPa) sau la scăzut (până la 0,6 MPa). Greutatea moleculară a polietilenului de înaltă presiune - 18000 - 40000, scăzută - 60000 - 800000.
Moleculele de polietilenă au capacitatea de a forma zone de material cu un aranjament ordonat de lanțuri (cristalite), astfel încât polietilena constă din două faze (cristaline și amorfă), raportul dintre care determină proprietățile sale mecanice și termice. Amorful dă proprietățile elastice materiale, iar cristalina este rigiditate. Faza amorfă are o temperatură de tranziție de sticlă de +80 ° C. Faza cristalină are un nivel mai mare rezistență încălzită.
Agregatele moleculelor de polietilenă de fază cristalină sunt sferoli cu o structură ortorombică. Conținutul fazei cristaline (până la 90%) la polietilenă de presiune scăzută este mai mare decât în \u200b\u200bpolietilena de înaltă presiune (până la 60%). Datorită cristalinității ridicate a polietilenă de joasă presiune, are un punct de topire mai mare (120-125 ° C) și o rezistență la tracțiune mai mare. Structura polietilenă depinde în mare măsură de modul de răcire. Cu răcirea rapidă, sfeletele mici sunt formate, cu răcire lentă - mare. Polietilena rapidă răcită se caracterizează printr-o mare flexibilitate și mai puțină duritate.
Proprietățile polietilenului depind de greutatea moleculară, puritatea, impuritățile străine. Proprietățile mecanice depind de gradul de polimerizare. Polietilena are o rezistență chimică mare. Ca material izolator electric este utilizat pe scară largă în industria cablurilor și în producția de fire izolate.
În prezent, sunt fabricate următoarele tipuri de produse din polietilenă și polietilenă:
1. polietilena joasă și de înaltă presiune (ND) și (V.D.);
2. polietilenă de presiune scăzută pentru industria cablurilor;
3. polietilenă cu greutate moleculară mică sau presiune medie;
4. polietilenă poroasă;
5. plastic din plastic special din polietilenă;
6. polietilenă pentru producerea de cablu RF;
7. polietilenă conductivă electrică pentru industria cablurilor;
8. polietilenă umplută cu funingine;
9. polietilenă clorosulfiată;
10. film de polietilenă.
Fluoroplaste
Există mai multe tipuri de polimeri de fluorocarbon care pot fi polari și non-polari.
Luați în considerare proprietățile produsului de reacție de polimerizare a gazelor de tetrafluoretilenă de gaze
(F 2 C \u003d CF2).
Fluoroplast - 4. (Politetrafluoretilenă) - pulbere albă liberă. Structura moleculelor are forma
Moleculele fluoroplast au o structură simetrică. Prin urmare, fluoroplast este un dielectric non-polar
Simetria moleculei și o puritate ridicată nivel inalt caracteristici electrice. Big Bond Energy întreC și F. îi dă o rezistență ridicată la rece și rezistență la încălzire. Petalele radio din ea pot funcționa de la-195 ÷ + 250 ° C. Non-flamma, rafturi chimice, necroscopice, are o hidrofobie, nu este uimită de mucegai. Rezistența electrică specifică este de 10 15 ¸ 10 18 Ohm · M., constantă dielectrică 1.9¸ 2.2, puterea electrică 20¸ 30 mV / m
Metodele radio sunt realizate din pulbere fluoroplastic cu presare la rece. Pressing produse Sach în cuptoare la 360-380 ° C. Cu răcire rapidă, produsul este obținut prin întărirea cu rezistență mecanică ridicată. Cu răcire lentă - non-perk. Ele sunt mai ușor manipulate, mai puțin greu, au un nivel ridicat de caracteristici electrice. Când părțile sunt încălzite la 370 ° față de starea cristalină, ei se deplasează în amorf și dobândesc transparența. Descompunerea termică a materialului începe la\u003e 400 °. În carese formează o fluor toxică.
Lipsa fluoroplastului este cifra sa de afaceri sub acțiunea încărcăturii mecanice. Are rezistență scăzută la radiații și consumatoare laborioase în produs. Una dintre cele mai bune dielectrice pentru echipamente HF și cu microunde. Produse de inginerie electrică și radio sub formă de plăci, discuri, inele, cilindri. Izolați cablurile RF Film subțire, etanșarea cu contracție.
Fluoroplast poate fi modificat prin aplicarea materialelor de umplutură - fibră de sticlă, nitrură de bor, funingine etc., ceea ce face posibilă primirea de materiale cu proprietăți noi și îmbunătățirea proprietăților disponibile.
Dielectrices. - Acestea sunt substanțe care nu efectuează un curent electric la un anumit pori. În anumite condiții, se naște conductivitatea în ele. Aceste condiții sunt mecanice, termice - în general, tipuri de influențe de energie. În plus față de dielectrice, substanțele sunt, de asemenea, clasificate pentru conductori și semiconductori.
Care este diferența dintre dielectrice de la conductori și semiconductori
Diferența teoretică dintre aceste trei tipuri de materiale poate fi reprezentată și o voi face, în figura de mai jos:
Desenul este un frumos, familiarizat cu o bancă școlară, dar ceva practic de la acesta nu va fi foarte scump. Cu toate acestea, în această capodoperă grafică, diferența dintre dirijor, un semiconductor și o dielectrică este clar definită.
Iar diferența este magnitudinea bariera energetică între zona de valență și zona de conducere.
În conductori, electronii se află în zona de valență, dar nu toți, deoarece zona de valență este cea mai externă frontieră. Cu siguranță, e ca și migranții. Zona de conducere este goală, dar bucuroasă oaspeților, deoarece este plină de locuri de muncă gratuite pentru ei sub formă de zone de energie liberă. Când este expus unui câmp electric extern, electronii extreme dobândesc energie și se deplasează în nivele libere de zonă de conducere. Această mișcare numim și șocul electric.
În dielectrice și conductori, totul este similar, cu excepția faptului că există un "gard" - o zonă interzisă. Această zonă este situată între zona de valență și conductivitate. Cu cât este mai mare această zonă, cu atât este mai mare energia este necesară pentru a depăși electronii acestei distanțe. Dielectrice au amploarea zonei mai mult decât în \u200b\u200bsemiconductori. Există chiar o condiție: dacă DE\u003e 3EV () este o dielectrică, în cazul invers al de
Tipuri și tipuri de dielectrici
Clasificarea dielectricilor este satisfăcută extinsă. Există substanțe lichide, solide și gazoase. Apoi, ele sunt împărțite în funcție de anumite semne. Mai jos este clasificarea condiționată a dielectricilor cu exemple sub forma unei liste.
- gazos
- - Polar.
- - non-polar (aer,)
- lichid
- - Polar (apă, amoniac)
- - cristale lichide
- - non-polar (benzen,)
- solid
- - Centrosimmenire
- - amorf
- - rășini, bitume (rășină epoxidică)
- - Ochelari
- - Polimeri dezordonați
- - policristale
- - cristale neregulate
- - ceramică
- - Polimeri comandați
- - Satalles.
- - monocriști
- - molecular
- - covalent
- - Ionic.
- - deplasarea paraelectrică
- - paraelectrice "Ordine-Mess"
- - Dipole
- - non-centrosmenzilic
- - monocriști
- - Pyroelectrics.
- - deplasarea feroelectrică
- - Ferroelectric "Ordin-Mess"
- - Pyroelectrice liniare
- - Piezoelectrics.
- - cu legături de hidrogen
- - covalent
- - Ionic.
- - textura
- - defecte electronice
- - defecte de ioni
- - molecule polare
- - Macrodipol.
- - Domenii feroelectrice
- - Cristale în matrice
Dacă luați dielectrice lichide și gazoase, atunci principala clasificare constă în chestiunea polarității. Diferența dintre moleculele de simetrie. În moleculele polare sunt asimetrice, în non-polar - simetrice. Moleculele asimetrice sunt numite dipoli. În fluidele polare, conductivitatea este atât de mare încât acestea nu pot fi folosite ca substanțe izolante. Prin urmare, în aceste scopuri este folosit, de asemenea, uleiul de transformare. Iar prezența impurităților polare chiar și în sute reduce semnificativ bara de defalcare și afectează negativ proprietățile izolatoare ale dielectricilor non-polar.
cristalele sunt printre media dintre lichid și cristal, după cum rezultă din nume.
O altă întrebare populară cu privire la proprietățile și utilizarea dielectricilor lichide vor fi următoarele: apă - dielectric sau conductor? În apă distilată pură nu există impurități care ar putea provoca curgerea curentului. Apă curată Puteți crea în condiții de laborator, industriale. Aceste condiții sunt complexe și dificil de îndeplinit persoana normala. Există o modalitate ușoară de a verifica dacă curentul curent de curent distilat.
Creați un circuit electric (sursă de curent - fir - apă - bec - bec - o altă sursă de curentă), în care un vas cu apă distilată va fi una dintre secțiunile pentru fluxul curent. Când porniți schema de lucru, becul nu va apărea - prin urmare, curentul nu trece. Ei bine, dacă se întoarce, înseamnă apă cu impurități.
Prin urmare, orice apă pe care o întâlnim: de la macara, în lac, în baie - va fi un dirijor datorită impurităților care creează o oportunitate pentru scurgerile curente. Nu vă scăldați într-o furtună, nu lucrați cu mâinile umede cu electricitate. Deși apa distilată pură este o dielectrică polară.
Pentru dielectrice solide, clasificarea constă în principal în chestiunea activității și pasivității. Dacă proprietățile sunt constante, atunci dielectricul este utilizat ca material izolator, adică este pasiv. Dacă se schimbă proprietățile, în funcție de influențele externe (căldură, presiune), atunci acest dielectric este utilizat în alte scopuri. Hârtia este o dielectrică dacă apa este impregnată cu apă - apoi se efectuează curentul și este condus dacă hârtia este impregnată cu ulei de transformator - atunci acesta este un dielectric.
Folia este numită o placă metalică subțire, metal - așa cum este cunoscută este conductorul. De vânzare, de exemplu, folia PVC este disponibilă, aici cuvântul folie de claritate și cuvântul PVC este de a înțelege sensul - deoarece PVC este o dielectrică. Deși în Wikipedia - folia se numește o foaie subțire de metal.
Lichide amorfe - Este o rășină, sticlă și bitum și ceară. Cu o temperatură crescătoare, acest topit dielectric, acestea sunt substanțe înghețate - acestea sunt definiții sălbatice care caracterizează doar o singură linie de adevăr.
Policristale - Aceasta, ca și cum ar fi lovirea cristalelor, combinate într-un singur cristal. De exemplu, sare.
Monocrystall. - Acesta este un cristal solid, spre deosebire de policristalul menționat mai sus având o rețea de cristal continuu.
Piezoelectrics. - Dielectrice, în care, cu expunere mecanică (pulverizare), apare procesul de ionizare. Este folosit în brichete, detonatoare, examinare cu ultrasunete.
Pyroelectrics. - Când se schimbă temperatura în aceste dielectrice, apare polarizarea spontană. De asemenea, apare în timpul expunerii mecanice, adică Pyroelectrics sunt, de asemenea, piezoelectrice, dar nu invers. Exemple servesc ca chihlimbar și turmalină.
Proprietățile fizice ale dielectricilor
Pentru a evalua calitatea și gradul de adecvare a dielectricului, este necesar să descrie cumva parametrii săi. Dacă monitorizați acești parametri, puteți împiedica un accident în timp prin înlocuirea elementului la unul nou cu parametri valabili. Acești parametri sunt: \u200b\u200bpolarizarea, conductivitatea electrică, rezistența electrică și pierderile dielectrice. Pentru fiecare dintre acești parametri, există o formulă proprie și o valoare constantă, în comparație cu care se încheie adecvarea materialului.
Principalele proprietăți electrice ale dielectricilor sunt polarizarea (deplasarea încărcării) și conductivitatea electrică (capacitatea de a efectua un curent electric) deplasarea încărcăturilor asociate ale dielectricei sau orientarea acestora în câmpul electric se numește polarizare. Această proprietate a materialelor dielectrice este caracterizată de o constantă dielectrică relativă ε . Cu polarizarea pe suprafața dielectrică, se formează încărcături electrice conectate.
În funcție de tipul de dielectric, polarizarea poate fi: electronică, ionică, relaxare dipolă, spontană. În detaliu despre proprietățile lor în infografia de mai jos.
Sub conductivitatea electrică înțelege capacitatea dielectrică de a efectua un curent electric. Curentul care curge în dielectrică se numește curent de scurgere. Curentul de scurgere constă din două componente - curentul absorbției și curentului. Prin intermediul curenților se datorează disponibilității taxelor libere în dielectrică, procedeele de polarizare a curentului de absorbție până când echilibrul este stabilit în sistem.
Mărimea conductivității electrice depinde de temperatura, umiditatea și numărul de purtători de încărcare gratuită.
Cu creșterea temperaturii, conductivitatea electrică a dielectricilor crește, iar rezistența scade.
Dependența de umiditate ne întoarce la clasificarea dielectricilor. La urma urmei, dielectriculele non-polare nu sunt umectate de apă și nu există nici un caz pentru schimbarea umidității. Și la dielectricul polar, cu umiditate crescândă, conținutul de ioni crește, iar conductivitatea electrică crește.
Conductivitatea dielectrică constă în conductivitate de suprafață și volumetrică. Conceptul de conductivitate specifică a volumului este cunoscut, indicat de scrisoarea Sigma σ. Iar valoarea inversă este rezistența specifică a volumului și este indicată de scrisoarea RO ρ .
O creștere bruscă a conducerii într-un dielectric cu o creștere a tensiunii poate duce la o defecțiune electrică. Și în același mod, dacă rezistența la izolație scade, înseamnă că izolația nu face față sarcinilor și măsurilor trebuie aplicate. Rezistența de izolație constă în rezistență la suprafață și volumetrică.
Pierderile dielectrice în dielectrice înțeleg pierderea curentului în interiorul dielectricului, care sunt disipați sub formă de căldură. Pentru a determina această valoare, este introdus parametrul delta tangentă tgδ.. Δ este un unghi care completează până la 90 de grade, unghiul dintre curentul și tensiunea din circuit cu recipientul.
Pierderile dielectrice sunt: \u200b\u200brezonante, ionizare, conductivitate electrică, relaxare. Acum să vorbim despre fiecare tip.
Rezistența electrică este raportul dintre tensiunea de perforare prin distanța dintre electrozii (sau grosimea dielectrică). Această valoare este determinată de magnitudinea minimă a rezistenței câmpului electric la care va apărea defalcarea.
Defalcarea poate fi electrică (ionizare de șoc, fotonizare), termică (pierderi dielectrice mari, prin urmare o mulțime de căldură și pot apărea carcasă de topire) și electrochimică (ca rezultat al formării ionilor în mișcare).
Și la sfârșitul mesei dielectrice, cum fără ea.
Tabelul de mai sus prezintă date privind rezistența electrică, rezistența specifică a volumului și constanta dielectrică relativă pentru diferite substanțe. De asemenea, tangentul unghiului pierderilor dielectrice nu a fost bypass.
Articole recente
Cel mai popular
Toate lichidele și substanțele solide în natura operațiunii pe ele ale câmpului electrostatic sunt împărțite în conductori, semiconductori și dielectrice.
Dielectrici (izolatori)- substanțe care nu cheltuiesc prost sau nu fac curent electric. Dielectricii includ aerul, unele gaze, sticla, materiale plastice, diverse rășini, multe tipuri de cauciuc.
Dacă puneți corpuri neutre într-un câmp electric din materiale, cum ar fi sticla, ebonită, puteți observa atracția lor ca pe corpuri percepute pozitiv și încărcate negativ, dar semnificativ mai slabe. Cu toate acestea, atunci când împărțiți astfel de corpuri în câmpul electric, părțile lor sunt neutre, cum ar fi întregul corp în ansamblu.
Prin urmare, nu există particule gratuite de încărcare electrică în astfel de corpuri, Capabil să se miște în organism sub acțiunea unui câmp electric extern. Substanțele care nu conțin particule încărcate fără electric sunt numite Dielectrici sau izolatori.
Atragerea corpurilor neîncărcate de la dielectrice la corpurile încărcate se datorează capacității lor de a polarizare.
Polarizare- deplasarea încărcărilor electrice legate în interiorul atomilor, moleculelor sau în interiorul cristalelor sub acțiunea unui câmp electric extern. Mai simplu un exemplu de polarizare - Efectul unui câmp electric extern pe un atom neutru. În câmpul electric extern, forța care acționează pe o carcasă încărcată negativ este îndreptată opusă, care acționează asupra unui miez pozitiv. Sub acțiunea acestor forțe, carcasa electronică schimbă ușor față de kernel și deformată. Atomul rămâne în general neutru, dar centrele unei taxe pozitive și negative în el nu mai coincid. Un astfel de atom poate fi văzut ca un sistem de două încărcări de dot egale ale semnului opus, numit dipolem. 
Dacă plasați o placă dielectrică între două plăci metalice cu încărcarea semnului opus, toate dipolele din dielectrice sub acțiunea unui câmp electric extern sunt convertite încărcături pozitive la o placă negativă și încărcături negative la o placă încărcată pozitiv. Placa dielectrică rămâne în general neutră,dar suprafețele sale sunt acoperite opuse de semnul acuzațiilor asociate.
În câmpul electric, taxele de polarizare pe suprafața dielectrică creează un câmp electric trimis opus de un câmp electric extern. Ca rezultat, rezistența câmpului electric în scăderi dielectrice, dar nu pentru a deveni zero.
Raportul dintre modulul de tensiune E 0 al câmpului electric în vid la modulul de tensiune E al câmpului electric într-o dielectrică omogenă este numită constanță dielectrică ɛ Substanță:
ɛ \u003d E 0 / E
Atunci când interacțiunea de încărcături electrice de două puncte în mediu cu constantă dielectrică ɛ ca rezultat al scăderii rezistenței câmpului în ɛ ori, forța Coulomb scade o dată:
F E \u003d K (Q 1 · Q 2 / ɛR2)
Dielectrics sunt capabili să se relaxeze un câmp electric extern. Această proprietate este aplicată în condensatori.
Condecatoare- Acestea sunt aparate electrice pentru acumularea de încărcături electrice. Cel mai simplu condensator constă din două plăci metalice paralele, separate de un strat dielectric. Când raportează plăci egale în modulul și opusul semnului de taxe + Q și -q Între plăci, se creează câmpul electric cu tensiune. E.. În afara plăcilor, efectul câmpurilor electrice direcționate cu plăci încărcate opus este compensat reciproc, rezistența câmpului este zero. Voltaj U. între plăci sunt direct proporționale cu încărcarea pe o singură placă, astfel încât raportul de încărcare q. La tensiune U.
C \u003d Q / u
este un condensator constant pentru orice valori de încărcare q.Această atitudine DINnumită capacitatea de alimentare a condensatorului.
Aveți întrebări? Nu știu ce sunt dielectrice?
Pentru a obține un ajutor pentru tutore - înregistrare.
Prima lecție este gratuită!
site-ul, cu copierea completă sau parțială a referinței materiale la sursa originală este necesară.
Dielectrici, substanțe, curent electric slab conductiv. Termenul "dielectric" a fost introdus de M. Faraday pentru a desemna substanțe în care câmpul electrostatic penetrează. Când sunt plasate într-un câmp electric al oricărei substanțe, electroni și kerneluri atomice se confruntă cu forța din acest câmp. Ca urmare, o parte din taxele s-au mutat la curentul electric. Taxele rămase sunt redistribuite astfel încât "centrele de gravitate" ale acuzațiilor pozitive și negative să fie deplasate reciproc. ÎN ultimul caz Vorbește despre polarizarea substanței. În funcție de care dintre aceste două procese (polarizare sau conductivitate electrică), substanțele sunt împărțite în dielectrice (toate gazele neionizate, unele lichide și corpuri solide) și conductori (metale, electroliți, plasmă).
Conductivitatea electrică a dielectricilor în comparație cu metalele este foarte mică. Rezistența electrică specifică a dielectricilor 10 8 -10 17 ohm · cm, metale - 10 -6 -10 -4hm · cm.
Diferența cantitativă în conductivitatea electrică a dielectricilor și a metalelor fizica clasică a încercat să explice faptul că în metale există electroni liberi, în timp ce în dielectrică toți electronii sunt conectați (aparțin atomilor individuali) și câmpul electric nu decolează, dar numai ușor le schimbă.
Teoria cuantica corpul solid Explică diferența dintre proprietățile electrice ale metalelor și dielectricilor prin diferite distribuții de electroni pe niveluri de energie. În dielectrică, umplut cu electroni, nivelul de energie coincide cu granița superioară Una dintre zonele permise (în metale se află în interiorul zonei rezolvate), iar cele mai apropiate niveluri libere sunt separate de zona interzisă umplută cu o zonă interzisă, pentru a depăși electronii care nu pot fi sub acțiunea câmpurilor electrice non-prea puternice (a se vedea teoria zonei). Efectul de câmp electric este redus la redistribuirea densității electronice, ceea ce duce la polarizarea dielectrică.
Polarizarea dielectricilor. Mecanismele polarizării dielectricilor depind de natura legăturii chimice, adică distribuția densității electronice în dielectrice. În cristale ionice (de exemplu, NaCI), polarizarea este rezultatul schimbării ionului față de celălalt (polarizare ionică), precum și deformarea cochililor electronici de ioni individuali (polarizare electronică), adică suma ionică și polarizări electronice. În cristale de legătură covalente (de exemplu, diamant), unde densitatea electronică este distribuită uniform între atomi, polarizarea se datorează în principal deplasării electronilor care efectuează o legătură chimică. În așa-numitele dielectrice polare (de exemplu, grupele de atomi H2S solide) sunt dipolii electrici care sunt focalizate haotice în absența unui câmp electric, iar în câmp obține o orientare predominantă. O astfel de polarizare de orientare este tipică pentru multe lichide și gaze. Un mecanism similar de polarizare este asociat cu "Croskom" sub acțiunea unui câmp electric al ionilor individuali din anumite poziții de echilibru din grila la alții. Mai ales adesea un astfel de mecanism este observat în substanțele cu legătură de hidrogen (De exemplu, gheața), unde atomii de hidrogen au mai multe poziții de echilibru.
Polarizarea dielectricilor se caracterizează printr-un vector de polarizare p, care este un moment electric dipol al unei unități de dielectric:
În cazul în care P I este momentele dipole ale particulelor (atomi, ioni, molecule), N este numărul de particule pe unitate de volum. Vectorul P depinde de tensiunea câmpului electric E. în câmpurile slabe ρ \u003d ε 0 κε. Coeficientul de proporționalitate κ se numește susceptibilitate dielectrică. Adesea, în loc de vector de utilizare vector de inducție electrică (1)
unde ε este o permeabilitate dielectrică, ε 0 - constantă electrică. Valorile lui κ și ε sunt principalele caracteristici ale dielectricei. La dielectrice anisotropice (de exemplu, în cristale non-comice), direcția p este determinată nu numai de direcția câmpului E, ci și direcția axei simetriei cristalului. Prin urmare, vectorul P va varia unghiuri diferite cu vectorul E, în funcție de orientare, în raport cu axele simetriei cristalului. În acest caz, vectorul D este determinat de vectorul E cu ajutorul unei valori a ε și mai multe (în general, șase), formând o tensor constantă dielectrică.
Dielectrice într-un câmp variabil. Dacă câmpul E se schimbă în timp, polarizarea dielectrică nu are timp să o urmeze, deoarece schimbările de încărcături nu pot apărea instantaneu. Deoarece orice câmp variabil poate fi reprezentat ca un set de domenii care variază de legea armonică, este suficient să studiem comportamentul dielectricului în câmpul E \u003d E 0, unde ω este frecvența câmpului variabil, E 0 este amplitudinea a puterii câmpului. Sub acțiunea acestui domeniu, D și P vor depinde în mod armonic și cu aceeași frecvență. Cu toate acestea, diferența dintre fazele δ apare între oscilațiile P și E, care este cauzată de întârzierea polarizării P din câmpul E. Legea armonică poate fi reprezentată în forma complexă E \u003d E 0 E Iωt, apoi D \u003d D 0 E iωt și d 0 \u003d ε (Ω) ε 0. Constata dielectrică în acest caz este o valoare complexă: ε (ω) \u003d ε '+ iε', ε 'și ε' 'Depindeți de frecvența câmpului electric variabil Ω. Valoare absolută
determină amplitudinea oscilației D și raportul ε '/ ε "\u003d TGΔ este diferența de fază dintre oscilațiile D și E. Valoarea Δ este numită unghiul pierderilor dielectrice. Într-un câmp electric constant ω \u003d 0, ε "\u003d 0, ε '\u003d ε.
În variabilele câmpurilor electrice de frecvențe înalte, proprietățile dielectrice sunt caracterizate de indicii de refracție din N și de absorbție K (în loc de ε 'și ε "). Primul egală cu relația Ratele de distribuție undele electromagnetice în dielectric și în vid. Indicatorul de absorbție K caracterizează atenuarea undelor electromagnetice în dielectric. Valorile N, K, ε "și ε sunt legate de relația (2)
Polarizarea dielectricilor în absența unui câmp electric. Într-o serie de dielectrici solizi (piroelectrici, feroelectrici, piezoelectrici, plăci electrice), polarizarea poate exista fără un câmp electric, adică poate fi cauzată de alte motive. Astfel, în încărcături piroelectrice sunt atât de asimetrice, centrele de încărcături de gravitate ale semnului opus nu coincid, adică dielectricul este polarizat spontan. Cu toate acestea, polarizarea în piroelectrice se manifestă numai atunci când temperatura este schimbată atunci când încărcăturile electrice compensate polarizarea nu au timp pentru restructurare. O varietate de piroelectrice sunt feroelectrice, polarizarea spontană poate fi schimbată semnificativ sub influența influențelor externe (temperatură, câmp electric). În piezoelectrics, polarizarea are loc în timpul deformării cristale, care este asociată cu particularitățile structurii lor de cristal. Polarizarea în absența unui câmp poate fi, de asemenea, observată în unele substanțe ale tipului de rășină și panglică, numită electric.
Conductivitatea electrică a dielectricilor este mică, dar întotdeauna diferită de zero. Transportatorii de încărcare mobilă în dielectrică pot fi electroni și ioni. În condiții normale, conductivitatea electronică a dielectricilor este mică în comparație cu ionică. Conductivitatea ionică poate fi datorată în mișcare atât ioni și impurități proprii. Posibilitatea în mișcare a ionilor de cristal este asociată cu prezența defectelor în cristale. Dacă, de exemplu, există o vacanță în cristal, apoi sub acțiunea câmpului, ionul învecinat poate să-l ia, în vacanța nou formată poate trece prin următorul ion, etc, ca rezultat, mișcarea vacantă are loc, care duce la transferul de încărcare prin intermediul întregului cristal. Mișcarea ionilor are loc ca urmare a robilor lor pe interstiți. Cu creșterea temperaturii, conductivitatea ionică crește. O contribuție vizibilă la conductivitatea electrică a dielectrică poate fi făcută conductivitate de suprafață (vezi fenomenele suprafeței).
Proba dielectrică. Densitatea curentului electric J prin dielectrică este proporțională cu tensiunea câmpului electric E (legea ohm): J \u003d ς, unde ς este conductivitatea electrică a dielectricului. Cu toate acestea, în domenii suficient de puternice, actualul crește mai repede decât în \u200b\u200bconformitate cu legea OHM. Cu o anumită valoare critică, apare dispersia electrică a dielectrică. Mărimea EF se numește durabilitatea electrică a dielectricului. Cu o defalcare, aproape toate fluxurile curente prin canalul înguste (a se vedea dispozitivul curentă). În acest canal J, ajunge la valori mari, ceea ce poate duce la distrugerea dielectrică: gaura prin intermediul sau dielectricul este ajustat prin canal. Canalul poate curge reacții chimice; De exemplu, carbonul este precipitat în dielectrice organice, în cristale ionice - metal (metalizare canal) etc., întotdeauna cei prezenți în neomogenitatea dielectrică sunt, de preferință, promovate, deoarece în locurile de neomogenități, câmpul E poate crește la nivel local.
În dielectrice solide, distingeți nenorocirile termice și electrice. Cu căldură, cantitatea de căldură eliberată în dielectric este în creștere cu căldură și, prin urmare, temperatura dielectrică, ceea ce duce la o creștere a numărului de purtători de încărcare N și reduce rezistența electrică specifică ρ. Cu o probă electrică cu o creștere a câmpului, generarea de purtători de încărcare sub acțiunea câmpului și ρ scade, de asemenea.
Rezistența electrică a dielectricilor lichide la un puternic depinde de puritatea lichidului. Prezența impurităților și a contaminanților reduce semnificativ e pr. Pentru dielectricile lichide pure omogene E PR este aproape de dielectrice ferme. Defalcarea gazului este asociată cu ionizarea de impact și se manifestă sub forma unei descărcări electrice.
Proprietățile neliniare ale dielectricilor. Dependența liniară P \u003d ε 0 este valabilă numai pentru câmpurile de câmp E, semnificativ mai mici mai mici Er (E CB de aproximativ 10 8 V / cm). pentru că E pr.<< Е кр, то в большинстве диэлектриков не удаётся наблюдать нелинейную зависимость Р(Е) в постоянном электрическом поле. Исключение составляют сегнетоэлектрики, в которых в сегнетоэлектрической области и вблизи точек фазовых переходов наблюдается сильная нелинейная зависимость Р(Е). При высоких частотах электрическая прочность диэлектрика повышается, поэтому нелинейные свойства любых диэлектриков проявляются в ВЧ-полях больших амплитуд. В частности, в луче лазера могут быть созданы электрические поля напряжённостью порядка 10 8 В/см, в которых становятся существенными нелинейные свойства диэлектрика, что позволяет осуществить преобразование частоты света, самофокусировку света и другие нелинейные эффекты (смотри Нелинейная оптика).
Aplicarea dielectricilor. Dielectricile sunt utilizate în principal ca materiale izolante electrice. Piezoelectrics sunt utilizate pentru a transforma semnale mecanice (deplasări, deformări, oscilații de sunet) la electrice și invers (vezi convertorul piezoelectric); Pyroelectrice - ca detectoare termice ale diferitelor radiații, în special radiațiile IR; Segroesoelectrice, fiind, de asemenea, piezoelectrice și piroelectrici, sunt utilizate, în plus față de materialele condensatorului (datorită permeabilității dielectrice ridicate), precum și elementelor neliniare și elementelor de memorie într-o varietate de dispozitive. Cele mai multe materiale optice sunt dielectrice.
Lit.: Teoria dielectrică Frielich. M., 1960; Hippel A. R. Dielectrici și valuri. M., 1960; Feynman R., Leighton R., Sands M. Fainman prelegeri în fizică. M., 1966. Vol. 5: electricitate și magnetism; Kalashnikov S. G. Electricitate. A 5-a Ed. M., 1985.
A. P. LEANGYUK, D. G. Sannikov.
