Диэлектриктердің электр өткізгіштігі маңызды физикалық сипаттама болып табылады. Ол туралы ақпарат материалдардың қолдану салаларын анықтауға мүмкіндік береді.
Шарттар
Электр тогының өткізгіштігі бойынша заттар топтарға бөлінеді:
- диэлектриктер;
- жартылай өткізгіштер;
- өткізгіштер.
Металдар тамаша ток өткізгіштер - олардың электр өткізгіштігі 106-108 (Ом м) жетеді-1.
Ал диэлектрлік материалдар электр тогын өткізуге қабілетсіз, сондықтан олар оқшаулағыш ретінде пайдаланылады. Олардың бос заряд тасымалдаушылары болмайды, молекулалардың дипольдік құрылымымен ерекшеленеді.
Жартылай өткізгіштер – аралық өткізгіштік мәндері бар қатты материалдар.
Жіктеу
Барлық диэлектрлік материалдар полярлы және полярсыз түрлерге бөлінеді. Полярлық оқшаулағыштарда оң және теріс зарядтардың орталықтары орталықтан тыс орналасқан. Мұндай заттардың молекулалары электрлік параметрлері бойынша өзінің дипольдік моменті бар қатты дипольге ұқсас. Суды полярлы диэлектриктер ретінде пайдалануға болады.аммиак, хлорсутек.
Полярлы емес диэлектриктер оң және теріс зарядтардың орталықтарының сәйкес келуімен ерекшеленеді. Олар электрлік сипаттамалары бойынша серпімді дипольге ұқсас. Мұндай оқшаулағыштарға мысал ретінде сутегі, оттегі, төрт хлорлы көміртек жатады.
Электрөткізгіштік
Диэлектриктердің электр өткізгіштігі олардың молекулаларында бос электрондардың аз болуымен түсіндіріледі. Заттың ішіндегі зарядтардың белгілі бір уақыт аралығында орын ауыстыруымен тепе-теңдік жағдайының біртіндеп орнатылуы байқалады, бұл токтың пайда болуына себеп болады. Диэлектриктердің электр өткізгіштігі кернеуді өшіру және қосу кезінде болады. Оқшаулағыштардың техникалық үлгілерінде бос зарядтардың максималды саны бар, сондықтан оларда елеусіз өтетін токтар пайда болады.
Тұрақты кернеу шамасындағы диэлектриктердің электрөткізгіштігі өтетін ток арқылы есептеледі. Бұл процесс электродтардағы бар зарядтарды босатуды және бейтараптандыруды қамтиды. Айнымалы кернеу жағдайында белсенді өткізгіштік мәні тек өткізгіш токпен ғана емес, сонымен қатар поляризациялық токтардың белсенді құрамдас бөліктерімен де әсер етеді.
Диэлектриктердің электрлік қасиеттері токтың тығыздығына, материалдың кедергісіне байланысты.
Қатты диэлектриктер
Қатты диэлектриктердің электр өткізгіштігі көлемді және беттік болып бөлінеді. Әртүрлі материалдар үшін бұл параметрлерді салыстыру үшін көлем мен беттік меншікті мәндер қолданылады.қарсылық.
Толық өткізгіштік – осы екі мәннің қосындысы, оның мәні қоршаған ортаның ылғалдылығына және қоршаған орта температурасына байланысты. Кернеу астында үздіксіз жұмыс істеген жағдайда сұйық және қатты оқшаулағыштар арқылы өтетін ток азаяды.
Ал белгілі бір уақыттан кейін ток күшінің жоғарылауы жағдайында заттың ішінде жойылуға (диэлектриктің ыдырауына) әкелетін қайтымсыз процестердің болатыны туралы айтуға болады.
Газ күйінің ерекшеліктері
Газ тәрізді диэлектриктердің электр өткізгіштігі шамалы, егер өріс кернеулігі минималды мәндерді алса. Газ тәрізді заттарда токтың пайда болуы олардың құрамында бос электрондар немесе зарядталған иондар болған жағдайда ғана мүмкін болады.
Газ тәрізді диэлектриктер жоғары сапалы оқшаулағыштар болып табылады, сондықтан олар заманауи электроникада үлкен көлемде қолданылады. Мұндай заттардың иондануы сыртқы факторлардың әсерінен болады.
Газ иондарының соқтығысуы салдарынан, сондай-ақ термиялық әсерде, ультракүлгін немесе рентгендік әсерде бейтарап молекулалардың түзілу процесі (рекомбинация) да байқалады. Осы процестің арқасында газдағы иондар санының көбеюі шектеледі, зарядталған бөлшектердің белгілі бір концентрациясы сыртқы ионизация көзінің әсерінен кейін қысқа уақыт аралығында орнатылады.
Газға берілетін кернеуді жоғарылату процесінде электродтарға иондардың қозғалысы артады. Олар емесрекомбинациялауға уақыт бар, сондықтан олар электродтарда разрядталады. Кернеудің кейін артуы кезінде ток күшеймейді, оны қанықтыру тогы деп атайды.
Полярлы емес диэлектриктерді ескере отырып, ауаның тамаша изолятор екенін ескереміз.
Сұйық диэлектриктер
Сұйық диэлектриктердің электр өткізгіштігі сұйық молекулаларының құрылыс ерекшеліктерімен түсіндіріледі. Полярлы емес еріткіштерде диссоциацияланған қоспалар, соның ішінде ылғалды болады. Полярлы молекулаларда электр тогының өткізгіштігі сұйықтықтың иондарына ыдырау процесімен де түсіндіріледі.
Агрегацияның бұл күйінде ток коллоидты бөлшектердің қозғалысы арқылы да пайда болады. Мұндай диэлектриктен қоспаларды толығымен жою мүмкін болмағандықтан, ток өткізгіштігі төмен сұйықтықтарды алуда қиындықтар туындайды.
Оқшаулаудың барлық түрлері диэлектриктердің меншікті өткізгіштігін төмендету нұсқаларын іздеуді қамтиды. Мысалы, қоспалар жойылады, температура индикаторы реттеледі. Температураның жоғарылауы тұтқырлықтың төмендеуіне, иондардың қозғалғыштығының жоғарылауына және термиялық диссоциация дәрежесінің жоғарылауына әкеледі. Бұл факторлар диэлектрлік материалдардың өткізгіштігіне әсер етеді.
Қатты заттардың электрөткізгіштігі
Ол изолятордың иондарының ғана емес, сонымен қатар қатты материалдың ішіндегі қоспалардың зарядталған бөлшектерінің қозғалысымен түсіндіріледі. Қатты изолятор арқылы өткенде қоспалардың ішінара жойылуы орын алады, ол бірте-біртеөткізгіштігіне әсер етеді. Кристалл торының құрылымдық ерекшеліктерін ескере отырып, зарядталған бөлшектердің қозғалысы жылулық қозғалыстың ауытқуына байланысты.
Төмен температурада оң және теріс қоспа иондары қозғалады. Мұндай оқшаулау түрлері молекулалық және атомдық кристалдық құрылымы бар заттарға тән.
Анизотропты кристалдар үшін меншікті өткізгіштіктің мәні оның осьтеріне байланысты өзгереді. Мысалы, кварцта негізгі оське параллель бағытта ол перпендикуляр позициядан 1000 есе асып түседі.
Ылғал іс жүзінде жоқ қатты кеуекті диэлектриктерде электрлік кедергінің шамалы өсуі олардың электрлік кедергісінің жоғарылауына әкеледі. Құрамында суда еритін қоспалары бар заттар ылғалдылықтың өзгеруіне байланысты көлемдік төзімділіктің айтарлықтай төмендеуін көрсетеді.
Диэлектриктердің поляризациясы
Бұл құбылыс диэлектриктің әрбір макроскопиялық көлемінің кейбір электрлік (индукциялық) моментке ие болуына әкелетін изолятор бөлшектерінің кеңістіктегі орнының өзгеруімен байланысты.
Сыртқы өрістің әсерінен пайда болатын поляризация бар. Олар сондай-ақ сыртқы өріс болмаған жағдайда да пайда болатын поляризацияның спонтанды нұсқасын ажыратады.
Салыстырмалы өткізгіштік келесімен сипатталады:
- осы диэлектрик бар конденсатордың сыйымдылығы;
- оның вакуумдағы шамасы.
Бұл процесс пайда болуымен бірге жүредізаттың ішіндегі керілу мөлшерін азайтатын байланысқан зарядтардың диэлектриктерінің беті.
Сыртқы өріс толық болмаған жағдайда диэлектрик көлемінің жеке элементі электрлік моментке ие болмайды, өйткені барлық зарядтардың қосындысы нөлге тең және теріс және оң зарядтардың сәйкес келуі бар. бос орын.
Поляризация опциялары
Электрондық поляризация кезінде атомның электрондық қабаттарының сыртқы өрісінің әсерінен ығысу жүреді. Иондық нұсқада тор учаскелерінің ығысуы байқалады. Дипольдік поляризация ішкі үйкеліс пен байланыс күштерін жеңу үшін жоғалтулармен сипатталады. Поляризацияның құрылымдық нұсқасы ең баяу процесс болып саналады, ол біртекті емес макроскопиялық қоспалардың бағдарлануымен сипатталады.
Қорытынды
Электр оқшаулағыш материалдар – белгілі бір электрлік потенциалдар кезінде электр жабдықтарының кейбір бөліктерінің сенімді оқшаулануын алуға мүмкіндік беретін заттар. Ток өткізгіштермен салыстырғанда көптеген оқшаулағыштар айтарлықтай жоғары электр кедергісіне ие. Олар күшті электр өрістерін құруға және қосымша энергия жинақтауға қабілетті. Дәл осы изолятордың қасиеті қазіргі конденсаторларда қолданылады.
Химиялық құрамына қарай табиғи және синтетикалық материалдар болып бөлінеді. Екінші топ - ең көп, сондықтан дәл осы оқшаулағыштар әртүрлі электр құрылғыларында қолданылады.
Технологиялық сипаттамаларына, құрылымына, құрамына, пленка, керамика, балауыз, минералды оқшаулағыштар оқшауланады.
Ажырату кернеуіне жеткенде электр тогының шамасының күрт өсуіне әкелетін бұзылу байқалады. Мұндай құбылысқа тән белгілердің ішінде күштің кернеу мен температураға, қалыңдыққа шамалы тәуелділігін бөліп көрсетуге болады.
