Φαινόμενα όπως διηλεκτρικόΗ ευαισθησία και η διηλεκτρική σταθερά βρίσκονται όχι μόνο στη φυσική, αλλά και στη συνηθισμένη ζωή. Από αυτήν την άποψη, είναι απαραίτητο να προσδιοριστούν οι αξίες αυτών των φαινομένων στην επιστήμη, η επιρροή και η εφαρμογή τους στην καθημερινή ζωή.
Η ένταση είναι μια διανυσματική ποσότητα σεφυσική, η οποία υπολογίζεται από τη δύναμη που επηρεάζει ένα θετικό φορτίο μονάδας που βρίσκεται στο σημείο διερεύνησης του πεδίου. Αφού τοποθετήσει το διηλεκτρικό σε εξωτερικό ηλεκτροστατικό πεδίο, αποκτά μια διπολική ροπή, με άλλα λόγια, γίνεται πολωμένη. Για να περιγράψουμε ποσοτικά την πόλωση σε διηλεκτρικό, χρησιμοποιείται πόλωση - ένας φυσικός δείκτης φορέα υπολογιζόμενος ως ροπή διπόλου της τιμής του όγκου του διηλεκτρικού.
Διάνυσμα έντασης μετά τη διέλευση της άκρηςμεταξύ δύο διηλεκτρικών υφίσταται απότομη αλλαγή, προκαλώντας παρεμβολές κατά τον υπολογισμό των ηλεκτροστατικών πεδίων. Από αυτήν την άποψη, εισάγεται ένα επιπλέον χαρακτηριστικό - ο φορέας της ηλεκτρικής μετατόπισης.
Χρησιμοποιώντας τη διηλεκτρική σταθερά, μπορείτεμάθετε πόσες φορές το διηλεκτρικό μπορεί να αποδυναμώσει το εξωτερικό πεδίο. Για τους σκοπούς της πιο ορθολογικής εξήγησης των ηλεκτροστατικών πεδίων στα διηλεκτρικά, χρησιμοποιείται ένας φορέας ηλεκτρικής μετατόπισης.
Απόλυτη διηλεκτρική σταθερά του μέσουείναι ένας συντελεστής που περιλαμβάνεται στη μαθηματική σημειογραφία του νόμου Coulomb και στην εξίσωση για τη σχέση μεταξύ της ισχύος του ηλεκτρικού πεδίου και της ηλεκτρικής επαγωγής. Η απόλυτη διηλεκτρική σταθερά μπορεί να αναπαρασταθεί ως το προϊόν της σχετικής διηλεκτρικής σταθεράς του μέσου και της σταθεράς ηλεκτρικής ενέργειας.
Η διηλεκτρική ευαισθησία ονομάζεταιη πόλωση μιας ουσίας είναι μια φυσική ποσότητα που μπορεί να πολωθεί υπό την επίδραση ενός ηλεκτρικού πεδίου. Είναι επίσης ο συντελεστής γραμμικής σύζευξης εξωτερικού ηλεκτρικού πεδίου με την πόλωση διηλεκτρικού σε μικρό πεδίο. Ο τύπος διηλεκτρικής ευαισθησίας γράφεται ως εξής: Χ = να.
Στις περισσότερες περιπτώσεις, τα διηλεκτρικά έχουν θετική διηλεκτρική ευαισθησία, ενώ αυτή η ποσότητα είναι χωρίς διάσταση.
Η σιδηροηλεκτρική ενέργεια είναι φυσικήένα φαινόμενο που υπάρχει σε ορισμένους κρυστάλλους, που ονομάζονται σιδηροηλεκτρικά, σε ορισμένες τιμές θερμοκρασίας. Συνίσταται στην εμφάνιση αυθόρμητης πόλωσης σε κρύσταλλο ακόμη και χωρίς εξωτερικό ηλεκτρικό πεδίο. Η διαφορά μεταξύ σιδηροηλεκτρικών και πυροηλεκτρικών είναι ότι σε ορισμένα εύρη θερμοκρασίας, η κρυσταλλική τροποποίησή τους αλλάζει και η τυχαία πόλωση εξαφανίζεται.
Οι ηλεκτρολόγοι στο πεδίο δεν συμπεριφέρονται σαν αγωγοί,Ωστόσο, έχουν κοινά χαρακτηριστικά. Ένα διηλεκτρικό διαφέρει από έναν αγωγό απουσία δωρεάν φορτισμένων φορέων. Είναι παρόντα εκεί, αλλά σε ελάχιστες ποσότητες. Σε έναν αγωγό, ένας τέτοιος φορέας φορτίου θα είναι ένα ηλεκτρόνιο που κινείται ελεύθερα στο κρυσταλλικό πλέγμα του μετάλλου. Ωστόσο, τα ηλεκτρόνια σε ένα διηλεκτρικό συνδέονται με τα δικά τους άτομα και δεν μπορούν να κινηθούν εύκολα. Μετά την εισαγωγή των διηλεκτρικών σε ένα πεδίο με ηλεκτρική ενέργεια, εμφανίζεται ηλεκτρισμός σε αυτόν, όπως ένας αγωγός. Η διαφορά από ένα διηλεκτρικό είναι ότι τα ηλεκτρόνια δεν κινούνται ελεύθερα σε ολόκληρο τον όγκο, όπως συμβαίνει σε έναν αγωγό. Ωστόσο, υπό την επίδραση ενός εξωτερικού ηλεκτρικού πεδίου από το εσωτερικό του μορίου της ουσίας, εμφανίζεται μια ελαφρά μετατόπιση φορτίων: το θετικό θα μετατοπιστεί στην κατεύθυνση του πεδίου και το αρνητικό - αντίστροφα.
Από αυτή την άποψη, η επιφάνεια αποκτάμια συγκεκριμένη χρέωση. Η διαδικασία εμφάνισης ενός φορτίου στην επιφάνεια μιας ουσίας υπό την επίδραση των ηλεκτρικών πεδίων ονομάζεται διηλεκτρική πόλωση. Εάν σε ένα ομοιογενές και μη πολικό διηλεκτρικό με συγκεκριμένη συγκέντρωση μορίων όλα τα σωματίδια είναι τα ίδια, τότε η πόλωση θα είναι επίσης η ίδια. Και στην περίπτωση της διηλεκτρικής ευαισθησίας ενός διηλεκτρικού, αυτή η τιμή θα είναι χωρίς διάσταση.
Λόγω της διαδικασίας πόλωσης στον τόμοδιηλεκτρική ουσία, εμφανίζονται μη αντισταθμισμένα φορτία, που ονομάζονται πολωτικά ή δεσμευμένα. Σωματίδια με αυτά τα φορτία υπάρχουν στα φορτία των μορίων και, υπό την επίδραση ενός εξωτερικού ηλεκτρικού πεδίου, εκτοπίζονται από τη θέση ισορροπίας, χωρίς να αφήνουν το μόριο στο οποίο βρίσκονται.
Τα δεσμευμένα φορτία χαρακτηρίζονται από την επιφάνειαπυκνότητα. Η διηλεκτρική ευαισθησία και διαπερατότητα του μέσου καθορίζει πόσες φορές η ισχύς δεσμού δύο ηλεκτρικών φορτίων στο διάστημα είναι μικρότερη από την ίδια ένδειξη εν κενώ.
Σχετική ευαισθησία στον αέρα καιΗ διαπερατότητα των περισσότερων άλλων αερίων υπό τυπικές συνθήκες είναι κοντά στην ενότητα (λόγω του μικρού επιπέδου). Η σχετική διηλεκτρική ευαισθησία και η διηλεκτρική σταθερά στα σιδηροηλεκτρικά είναι δεκάδες και εκατοντάδες χιλιάδες στην επιφάνεια διαχωρισμού ενός ζεύγους διηλεκτρικών με διαφορετικούς δείκτες της απόλυτης διηλεκτρικής σταθεράς και ευαισθησίας της ουσίας, καθώς και ίσες εφαπτομενικές συνιστώσες έντασης μεταξύ τους.
Μεταξύ των πολλών πρακτικών καταστάσεων,συνάντηση με τη μετάβαση ρεύματος από ένα μεταλλικό σώμα στον έξω κόσμο, ενώ η ειδική αγωγιμότητα του τελευταίου είναι αρκετές φορές μικρότερη από την αγωγιμότητα αυτού του σώματος. Παρόμοιες καταστάσεις μπορούν να συμβούν, για παράδειγμα, κατά τη διέλευση ρεύματος μέσω μεταλλικών ηλεκτροδίων που είναι θαμμένα στο έδαφος. Χρησιμοποιούνται συχνά ηλεκτρόδια χάλυβα. Εάν ο στόχος είναι να προσδιοριστεί η διηλεκτρική ευαισθησία του γυαλιού, τότε η εργασία θα είναι κάπως περίπλοκη από το γεγονός ότι αυτή η ουσία έχει ιδιότητα χαλάρωσης ιόντων, λόγω της οποίας εμφανίζεται μια μικρή καθυστέρηση.
Στο όριο ενός ζεύγους διηλεκτρικών με διαφορετικάδιαπερατότητες παρουσία εξωτερικού πεδίου, τα φορτία πόλωσης εμφανίζονται με διαφορετικούς δείκτες με διαφορετικές επιφανειακές πυκνότητες. Έτσι επιτυγχάνεται μια νέα συνθήκη για τη διάθλαση της γραμμής πεδίου κατά τη μετάβαση από διηλεκτρικό σε άλλο.
Ο νόμος της διάθλασης στην περίπτωση των απλουστευμένων στο σχήμα του μπορεί να θεωρηθεί παρόμοιος με τον νόμο της διάθλασης των γραμμών μετατόπισης στην όψη δύο διηλεκτρικών σε ηλεκτροστατικά πεδία.
Κάθε σώμα και ουσία του γύρω κόσμου έχειορισμένες ηλεκτρικές ιδιότητες. Ο λόγος για αυτό έγκειται στη μοριακή και ατομική δομή - την παρουσία φορτισμένων σωματιδίων που βρίσκονται σε διασυνδεδεμένη ή ελεύθερη κατάσταση.
Εάν το εξωτερικό πεδίο δεν επηρεάζει την ουσία, τότε τέτοιατα μέρη βρίσκονται, ισορροπώντας το ένα το άλλο, στο συνολικό συνολικό όγκο, χωρίς να δημιουργούνται πρόσθετα ηλεκτρικά πεδία. Εάν υπάρχει εφαρμογή ηλεκτρικής ενέργειας από το εξωτερικό, μια ανακατανομή φορτίων θα εμφανιστεί μέσα στα υπάρχοντα μόρια και άτομα, γεγονός που θα οδηγήσει στην εμφάνιση του εσωτερικού του πεδίου, το οποίο θα κατευθύνεται προς το εξωτερικό.
Εάν το εφαρμοσμένο εξωτερικό πεδίο έχει οριστεί ως E0 και το εσωτερικό πεδίο είναι E ", τότε ολόκληρο το πεδίο E θα είναι το άθροισμα αυτών των τιμών.
Όλες οι ουσίες στην ηλεκτρική ενέργεια χωρίζονται συνήθως σε:
Αυτή η ταξινόμηση υπάρχει εδώ και πολύ καιρό, αλλά δεν είναι απολύτως ακριβής, καθώς η επιστήμη έχει ανακαλύψει εδώ και καιρό σώματα με νέες ή συνδυασμένες ιδιότητες της ύλης.
Οι αγώγιμες ουσίες μπορεί να είναιπεριβάλλοντα όπου υπάρχουν δωρεάν χρεώσεις. Τα μέταλλα θεωρούνται συχνά τέτοια υλικά, καθώς η δομή τους συνεπάγεται τη συνεχή παρουσία ελεύθερων ηλεκτρονίων που μπορούν να κινηθούν σε ολόκληρη την κοιλότητα της ουσίας. Η διηλεκτρική ευαισθησία του μέσου σάς επιτρέπει να συμμετέχετε στη θερμική διαδικασία
Εάν ο αγωγός είναι απομονωμένος από την επίδρασηεξωτερικό ηλεκτρικό πεδίο, τότε μια ισορροπία μεταξύ θετικών και αρνητικών φορτίων εμφανίζεται μέσα σε αυτό. Αυτή η κατάσταση εξαφανίζεται αμέσως όταν ένας αγωγός εμφανίζεται σε ένα ηλεκτρικό πεδίο, το οποίο αναδιανέμει φορτισμένα σωματίδια με την ενέργειά του και προκαλεί την εμφάνιση μη ισορροπημένων φορτίων με θετικές και αρνητικές τιμές στην εξωτερική επιφάνεια
Αυτό το φαινόμενο ονομάζεται ηλεκτροστατική επαγωγή. Τα φορτία που εμφανίζονται υπό τη δράση του στην μεταλλική επιφάνεια ονομάζονται επαγωγικά φορτία.
Επαγωγικά τέλη που προκύπτουν στον αγωγόδημιουργήσουν το δικό τους πεδίο, το οποίο αντισταθμίζει την επίδραση του εξωτερικού πεδίου μέσα στον αγωγό. Από αυτήν την άποψη, ο δείκτης του συνολικού ηλεκτροστατικού πεδίου θα αντισταθμιστεί και ισούται με 0. Οι δυνατότητες κάθε σημείου μέσα και έξω είναι ίσες.
Αυτό το αποτέλεσμα δείχνει ότιαπό το εσωτερικό του αγωγού (ακόμη και με συνδεδεμένο εξωτερικό πεδίο) δεν υπάρχει διαφορά δυναμικού και δεν υπάρχει ηλεκτροστατικό πεδίο. Αυτό το γεγονός χρησιμοποιείται στην θωράκιση λόγω της χρήσης της μεθόδου ηλεκτρο-οπτικής προστασίας ενός ατόμου και ηλεκτρικού εξοπλισμού ευαίσθητου σε πεδία, ιδιαίτερα όργανα μέτρησης υψηλής ακρίβειας και τεχνολογία μικροεπεξεργαστών.
Η σχέση μεταξύ διηλεκτρικής σταθεράς καιΗ ευαισθησία είναι επίσης διαθέσιμη. Ωστόσο, μπορεί να εκφραστεί χρησιμοποιώντας έναν τύπο. Έτσι, η σχέση μεταξύ διηλεκτρικής σταθεράς και διηλεκτρικής ευαισθησίας έχει την ακόλουθη εγγραφή: e = 1 + X.
Θωρακισμένα ρούχα και υποδήματα από υφάσματαμε αγώγιμες ιδιότητες, συμπεριλαμβανομένων καπέλα, χρησιμοποιούνται στη βιομηχανία ενέργειας για την ασφάλεια του προσωπικού που εκτελεί εργασίες σε συνθήκες υψηλής τάσης που προκαλούνται από συσκευές υψηλής τάσης. Το ηλεκτροστατικό πεδίο δεν διεισδύει μέσα στον αγωγό, επειδή όταν ο αγωγός εισάγεται στο ηλεκτρικό πεδίο, θα αντισταθμιστεί από το πεδίο που προκύπτει σε σχέση με την κίνηση των δωρεάν φορτίων.
Αυτό το όνομα ανήκει σε ουσίες που έχουνμονωτικές ιδιότητες. Περιέχουν μόνο διασυνδεδεμένες χρεώσεις, όχι δωρεάν. Κάθε θετικό σωματίδιο σε αυτά θα συνδέεται με ένα αρνητικό μέσα στο άτομο με ένα κοινό ουδέτερο φορτίο χωρίς ελεύθερη κίνηση. Διανέμονται από το εσωτερικό των διηλεκτρικών και δεν μπορούν να αλλάξουν τη θέση τους υπό την επήρεια εξωτερικών πεδίων. Σε αυτήν την περίπτωση, η διηλεκτρική ευαισθησία της ουσίας και η ενέργεια που λαμβάνεται εξακολουθεί να είναι σίγουρηαλλαγές στη δομή της ύλης. Από το εσωτερικό του ατόμου και του μορίου, η αναλογία των θετικών και αρνητικών φορτίων των σωματιδίων αλλάζει, και στην επιφάνεια της ουσίας, εμφανίζονται έξτρα μη ισορροπημένα διασυνδεδεμένα φορτία, δημιουργώντας ένα εσωτερικό ηλεκτρικό πεδίο. Στρέφεται προς την ένταση που ασκείται από έξω
Αυτό το φαινόμενο ονομάζεται διηλεκτρική πόλωση.Μπορεί να χαρακτηριστεί από το γεγονός ότι ένα ηλεκτρικό πεδίο προέρχεται από την ουσία, που προκαλείται από την επίδραση της εξωτερικής ενέργειας, αλλά αποδυναμώνεται από την αντίθεση του εσωτερικού πεδίου.
Μέσα στα διηλεκτρικά, μπορεί να αναπαρασταθεί σε δύο τύπους:
Ο πρώτος τύπος έχει επίσης ένα επιπλέοντο όνομά του είναι πόλωση διπόλου. Αυτή η ιδιότητα είναι εγγενής στα διηλεκτρικά με εκτοπισμένα κέντρα με θετικό και αρνητικό φορτίο, τα οποία δημιουργούν μόρια από μικρά δίπολα - ένα ουδέτερο σύνολο ζεύγους φορτίων. Αυτό το φαινόμενο είναι τυπικό για υγρά, υδρόθειο, άζωτο.
Χωρίς την επίδραση εξωτερικού ηλεκτρικού πεδίου στοΓια αυτές τις ουσίες, τα μοριακά δίπολα προσανατολίζονται χαοτικά υπό την επίδραση αλλαγών θερμοκρασίας που ενεργούν, όταν δεν εμφανίζεται ηλεκτρικό φορτίο στο εξωτερικό του διηλεκτρικού.
Αυτή η εικόνα αλλάζει υπό την επίδραση του συνημμένουέξω από την ενέργεια, όταν τα δίπολα δεν αλλάζουν τον δικό τους προσανατολισμό και στην επιφάνεια εμφανίζονται πολύ μη αντισταθμισμένα δεσμευμένα φορτία, δημιουργώντας ένα πεδίο με την αντίθετη κατεύθυνση προς το πεδίο που εφαρμόζεται από το εξωτερικό.
Αυτό το φαινόμενο εμφανίζεται σε μη πολικόδιηλεκτρικά - υλικά διαφορετικού τύπου με μόρια στα οποία δεν υπάρχει διπολική ροπή, η οποία, υπό τη δράση ενός εξωτερικού πεδίου, παραμορφώνεται έτσι ώστε μόνο τα θετικά φορτία να προσανατολίζονται προς την κατεύθυνση του διανύσματος εξωτερικού πεδίου και τα αρνητικά φορτία να προσανατολίζονται στην αντίθετη κατεύθυνση.
Ως αποτέλεσμα, κάθε μόριο λειτουργεί ωςένα ηλεκτρικό δίπολο προσανατολισμένο κατά μήκος του άξονα του εφαρμοσμένου εξωτερικού πεδίου. Με παρόμοιο τρόπο, ένα εξωτερικό πεδίο εμφανίζεται στην εξωτερική επιφάνεια, η οποία έχει αντίθετη κατεύθυνση.
Για αυτές τις ουσίες, η αλλαγή των μορίων και τα επακόλουθαΗ πόλωση από την επίδραση του εξωτερικού πεδίου δεν εξαρτάται από την κίνησή τους υπό την επίδραση της θερμοκρασίας. Το μεθάνιο CH4 μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως μη πολικό διηλεκτρικό. Οι αριθμητικοί δείκτες του εσωτερικού πεδίου και για τα δύο διηλεκτρικά σε μέγεθος αρχικά θα αλλάξουν ανάλογα με την αλλαγή στο εξωτερικό πεδίο και μετά τον κορεσμό, εμφανίζονται μη γραμμικά εφέ. Εμφανίζονται όταν κάθε μοριακό δίπολο παρατάσσεται κατά μήκος γραμμών δύναμης κοντά σε πολικά διηλεκτρικά ή υπήρξαν αλλαγές σε μη πολικές ουσίες που προκλήθηκαν από έντονη παραμόρφωση ατόμων και μορίων από μεγάλη ποσότητα ενέργειας που εφαρμόζεται από το εξωτερικό. Σε πρακτικές περιπτώσεις, αυτό συμβαίνει πολύ σπάνια.
Μεταξύ των μονωτικών υλικών, ένας σημαντικός ρόλος δίνεται στους ηλεκτρικούς δείκτες και τέτοια χαρακτηριστικά όπως η διηλεκτρική σταθερά. Και οι δύο βαθμολογούνται σύμφωνα με δύο διαφορετικά χαρακτηριστικά:
Με τον όρο απόλυτο διηλεκτρικόΗ διαπερατότητα μιας ουσίας νοείται ως αναφορά στη μαθηματική σημείωση του νόμου του Coulomb. Με τη βοήθειά του, η σχέση μεταξύ του φορέα επαγωγής και της έντασης περιγράφεται με τη μορφή ενός συντελεστή.
