Dielektriskie materiāli. Dielektriskais - kas tas ir? Dielektriķu īpašības Kādi materiāli ir dielektriķi

Dielektrika - tās ir vielas, kas nevada elektrisko strāvu līdz noteiktai porai. Noteiktos apstākļos tajos rodas vadītspēja. Šie apstākļi ir mehāniski, termiski - kopumā enerģijas veidu ietekmes. Bez dielektriķiem vielas arī klasificē vadītājos un pusvadītājos.

Ar ko dielektriķi atšķiras no vadītājiem un pusvadītājiem

Var iedomāties teorētisko atšķirību starp šiem trim materiālu veidiem, un es to darīšu zemāk esošajā attēlā:

Zīmējums ir skaists, pazīstams jau no skolas laikiem, taču no tā īsti nevar uzzīmēt kaut ko praktisku. Tomēr šis grafiskais šedevrs skaidri nosaka atšķirību starp vadītāju, pusvadītāju un dielektriku.

Un atšķirība ir enerģijas barjeras lielumā starp valences joslu un vadīšanas joslu.

Vadītājos elektroni atrodas valences joslā, bet ne visi, jo valences josla ir ārējā robeža. Tieši tā, kā ar migrantiem. Vadīšanas zona ir tukša, taču tā uzņem viesus, jo tajā viņiem ir daudz bezmaksas darba vietu brīvo enerģijas zonu veidā. Saskaroties ar ārēju elektrisko lauku, attālākie elektroni iegūst enerģiju un pārvietojas uz vadīšanas joslas brīvajiem līmeņiem. Mēs šo kustību saucam arī par elektrisko strāvu.

Dielektrikā un vadītājos viss ir vienāds, izņemot to, ka ir “žogs” - aizliegta zona. Šī josla atrodas starp valences un vadīšanas joslām. Jo lielāka ir šī zona, jo vairāk enerģijas nepieciešams, lai elektroni pārvarētu šo attālumu. Dielektriķiem ir lielāka josla nekā pusvadītājiem. Tam ir pat nosacījums: ja dE\u003e 3Ev () - tad tas ir dielektrisks, pretējā gadījumā dE

Dielektriķu veidi un veidi

Dielektriķu klasifikācija ir diezgan plaša. Ir šķidras, cietas un gāzveida vielas. Tad tie tiek sadalīti pēc noteiktiem kritērijiem. Zemāk ir dielektriķu nosacīta klasifikācija ar piemēriem saraksta formā.

• gāzveida
• - polārs
• - nepolārs (gaiss,)
• šķidrums
• - polārs (ūdens, amonjaks)
• - šķidrie kristāli
• - nepolārs (benzols,)
• ciets
• - centrosimetrisks
• - amorfs
• - sveķi, bitumeni (epoksīdsveķi)
• - stikls
• - nesakārtoti polimēri
• - polikristāli
• - neregulāri kristāli
• - keramika
• - pasūtīti polimēri
• - sēdvietas
• - monokristāli
• - molekulāra
• - kovalents
• - jonu
• - pārvietošanās parametri
• - "pasūtījuma traucējumi"
• - dipols
• - necentrosimantisks
• - monokristāli
• - piroelektriskie elementi
• - nobīdes feroelektriskie elementi
• - feroelektriskie "kārtības traucējumi"
• - lineāri piroelektriskie elementi
• - pjezoelektriskie elementi
• - ar ūdeņraža saitēm
• - kovalents
• - jonu
• - faktūras
• - elektroniski defekti
• - jonu defekti
• - polārās molekulas
• - makrodipoli
• - feroelektriskie domēni
• - kristāli matricā

Ja ņemam šķidru un gāzveida dielektriķi, tad galvenā klasifikācija ir polaritātes jautājumā. Atšķirība ir molekulu simetrijā. Polārajās molekulās tie ir asimetriski, nepolārajos - simetriski. Nesimetriskas molekulas sauc par dipolēm. Polārajos šķidrumos vadītspēja ir tik liela, ka tos nevar izmantot kā izolācijas vielas. Tādēļ šajos nolūkos tiek izmantota nepolāra, arī transformatoru eļļa. Un polāro piemaisījumu klātbūtne pat simtdaļās ievērojami pazemina sadalīšanās joslu un negatīvi ietekmē nepolāro dielektriķu izolācijas īpašības.

kristāli ir šķērslis starp šķidrumu un kristālu, kā norāda nosaukums.

Vēl viens populārs jautājums par šķidro dielektriķu īpašībām un pielietojumu būs šāds: vai ūdens ir dielektrisks vai vadītājs? Tīrā destilētā ūdenī nav piemaisījumu, kas varētu izraisīt strāvas plūsmu. Tīru ūdeni var radīt laboratorijas, rūpniecības apstākļos. Šie apstākļi ir sarežģīti un vidusmēra cilvēkam ir grūti. Ir vienkāršs veids, kā pārbaudīt, vai destilēts ūdens ir vadītspējīgs.



Izveidojiet elektrisko ķēdi (strāvas avots - vads - ūdens - vads - spuldze - cits vads - strāvas avots), kurā trauks ar destilētu ūdeni būs viena no sekcijām strāvas plūsmai. Ieslēdzot ķēdi, gaisma nedegs - tāpēc strāva nepāriet. Nu, ja tas iedegas, tas nozīmē ūdeni ar piemaisījumiem.

Tāpēc jebkurš ūdens, ko mēs satiekam: no krāna, ezerā, vannas istabā - būs diriģents piemaisījumu dēļ, kas rada iespēju strāvai plūst. Nepeldieties negaisā, nestrādājiet ar mitrām rokām ar elektrību. Lai gan tīrs destilēts ūdens ir polārs dielektrisks.

Cietiem dielektriķiem klasifikācija galvenokārt attiecas uz aktivitātes un pasivitātes jautājumu vai kaut ko citu. Ja īpašības ir nemainīgas, tad dielektriku izmanto kā izolācijas materiālu, tas ir, tas ir pasīvs. Ja īpašības mainās atkarībā no ārējām ietekmēm (siltuma, spiediena), tad šo dielektriku izmanto citiem mērķiem. Papīrs ir dielektrisks, ja ūdens ir piesātināts ar ūdeni, tad tiek vadīta strāva un tas ir vadītājs, ja papīrs ir piesātināts ar transformatora eļļu, tad tas ir dielektrisks.

Folija ir plāna metāla plāksne, zināms, ka metāls ir vadītājs. Piemēram, tiek pārdota PVC folija, šeit vārds folija ir skaidrības labad, bet vārds PVC ir jēgas izpratnei - galu galā PVC ir dielektrisks. Lai gan Vikipēdijā - plānu metāla loksni sauc par foliju.

Amorfie šķidrumi - tas ir sveķi, stikls, bitumens un vasks. Temperatūrai paaugstinoties, šī dielektrika kūst, tās ir sasalušas vielas - tās ir savvaļas definīcijas, kas raksturo tikai vienu patiesības aspektu.

Polikristāli - tie ir it kā saauguši kristāli, kas apvienoti vienā kristālā. Piemēram, sāls.

Monokristāls - tas ir ciets kristāls, atšķirībā no iepriekšminētā polikristāla, kam ir nepārtraukta kristāla režģis.

Pjezoelektrika - dielektriķi, kuros mehāniskas iedarbības (saspiešanas-saspiešanas) rezultātā notiek jonizācijas process. To lieto šķiltavās, detonatoros, ultraskaņas izmeklēšanā.

Piroelektriskie elementi - mainoties temperatūrai šajos dielektriķos, notiek spontāna polarizācija. Tas notiek arī mehāniskas iedarbības laikā, tas ir, piroelektriski ir arī pjezoelektriski, bet ne otrādi. Piemēri ir dzintars un turmalīns.

Dielektriķu fizikālās īpašības

Lai novērtētu dielektrikas kvalitāti un piemērotības pakāpi, kaut kā jāapraksta tā parametri. Ievērojot šos parametrus, varat savlaicīgi novērst negadījumu, aizstājot elementu ar jaunu ar pieņemamiem parametriem. Šie parametri ir: polarizācija, elektrovadītspēja, dielektriskā izturība un dielektriskie zudumi. Katram no šiem parametriem ir sava formula un nemainīgā vērtība, salīdzinot ar kuru tiek izdarīts secinājums par materiāla piemērotības pakāpi.

Dielektriķu galvenās elektriskās īpašības ir polarizācija (lādiņu pārvietošana) un elektrovadītspēja (spēja vadīt elektrisko strāvu). Dielektrikas saistīto lādiņu pārvietošanu vai to orientāciju elektriskajā laukā sauc par polarizāciju. Šo dielektrisko materiālu īpašību raksturo relatīvā dielektriskā konstante ε ... Polarizējoties, uz dielektrikas virsmas veidojas saistīti elektriskie lādiņi.

Atkarībā no dielektriskā veida polarizācija var būt: elektroniska, jonu, dipola relaksācija, spontāna. Plašāka informācija par to īpašībām atrodama zemāk esošajā infografikā.

Elektrisko vadītspēju saprot kā dielektrikas spēju vadīt elektrisko strāvu. Dielektrikā plūstošo strāvu sauc par noplūdes strāvu. Noplūdes strāva sastāv no divām sastāvdaļām - absorbcijas strāvas un caurplūstošās strāvas. Caur strāvām rodas brīvu lādiņu klātbūtne dielektrikā, absorbcijas strāva - ar polarizācijas procesiem, līdz sistēmā tiek izveidots līdzsvars.

Elektrovadītspējas lielums ir atkarīgs no temperatūras, mitruma un brīvo lādiņu nesēju daudzuma.

Palielinoties temperatūrai, palielinās dielektriķu elektrovadītspēja, un pretestība samazinās.

Atkarība no mitruma atkal atgriežas pie dielektrisko vielu klasifikācijas. Patiešām, nepolāri dielektriķi netiek samitrināti ar ūdeni, un viņiem nav svarīgi mainīt mitrumu. Un polārajos dielektriķos, palielinoties mitrumam, palielinās jonu saturs un palielinās elektrovadītspēja.

Dielektrikas vadītspēju veido virsmas un tilpuma vadītspēja. Ir zināms īpašas tilpuma vadītspējas jēdziens, ko apzīmē ar burtu sigma σ. Un savstarpējo sauc par tilpuma pretestību, un to apzīmē ar burtu ro ρ .

Straujš vadītspējas pieaugums dielektrikā, palielinoties spriegumam, var izraisīt elektrisko sabrukumu. Un līdzīgi, ja izolācijas pretestība samazinās, tad izolācija nedara savu darbu un ir jāveic pasākumi. Izolācijas pretestība sastāv no virsmas un tilpuma pretestības.

Dielektriskos zudumus dielektriķos saprot kā strāvas zudumus dielektriķa iekšpusē, kas tiek izkliedēti siltuma formā. Lai noteiktu šo vērtību, ievadiet parametru tangents delta tgδ... δ ir leņķis, kas papildina 90 grādus, leņķis starp strāvu un spriegumu ķēdē ar kapacitāti.

Dielektriskie zudumi ir: rezonanse, jonizācija, elektrovadītspēja, relaksācija. Tagad parunāsim sīkāk par katru veidu.



Dielektriskā izturība ir sadalīšanās sprieguma attiecība pret attālumu starp elektrodiem (vai dielektriskā biezumu). Šo vērtību nosaka minimālā elektriskā lauka intensitātes vērtība, pie kuras notiek sadalījums.

Sadalījums var būt elektrisks (trieciena jonizācija, fotojonizācija), termisks (lieli dielektriskie zudumi, tātad daudz siltuma un var rasties pārogļošanās ar reflow) un elektroķīmisks (mobilo jonu veidošanās rezultātā).

Un kā tas varētu būt bez tā dielektriķu tabulas beigās.



Iepriekš esošajā tabulā parādīti dati par dielektrisko izturību, īpatnējo tilpuma pretestību un relatīvo caurlaidību dažādām vielām. Tāpat netika saudzēts dielektriskā zuduma leņķa tangenss.

Jaunākie raksti

Populārākais

Visas šķidrās un cietās vielas pēc elektrostatiskā lauka darbības veida uz tām tiek sadalītas vadītājos, pusvadītājos un dielektriķi.

Dielektriķi (izolatori)- Vielas, kas vada slikti vai vispār nevada elektrību. Dielektriķos ietilpst gaiss, dažas gāzes, stikls, plastmasa, dažādi sveķi un daudzi gumijas veidi.

Ja elektriskajā laukā ievietojam neitrālus ķermeņus, kas izgatavoti no tādiem materiāliem kā stikls, ebonīts, var novērot to pievilcību gan pozitīvi lādētiem, gan negatīvi lādētiem ķermeņiem, bet daudz vājākiem. Tomēr, kad šādus ķermeņus atdala elektriskajā laukā, to daļas izrādās neitrālas, tāpat kā viss ķermenis kopumā.

Tādējādi šādos ķermeņos nav brīvu elektriski uzlādētu daļiņu, spējīgs pārvietoties ķermenī ārēja elektriskā lauka ietekmē. Tiek sauktas vielas, kas nesatur brīvas elektriski lādētas daļiņas dielektriķi vai izolatori.

Neuzlādētu ķermeņu piesaiste no dielektriķiem līdz uzlādētiem ķermeņiem izskaidrojama ar to spēju polarizācija.

Polarizācija- saistīto elektrisko lādiņu pārvietošanās parādība atomu, molekulu vai kristālu iekšienē ārēja elektriskā lauka ietekmē. Vienkāršākais polarizācijas piemērs - ārējā elektriskā lauka darbība uz neitrālu atomu. Ārējā elektriskajā laukā spēks, kas iedarbojas uz negatīvi lādētu apvalku, ir pretējs spēkam, kas iedarbojas uz pozitīvo kodolu. Šo spēku ietekmē elektronu apvalks ir nedaudz nobīdīts attiecībā pret kodolu un deformēts. Atoms parasti paliek neitrāls, bet pozitīvā un negatīvā lādiņa centri tajā vairs nesakrīt. Šādu atomu var uzskatīt par divu pretējas zīmes vienāda lieluma punktu lādiņu sistēmu, ko sauc par dipolu.

Ja jūs ievietojat dielektrisko plāksni starp divām metāla plāksnēm ar pretēju lādiņu, visi dielektriķa dipoli ārējā elektriskā lauka ietekmē izrādās pozitīvi uzlādēti negatīvajā plāksnē un negatīvie - pozitīvi uzlādētajā plāksnē. Dielektriskā plāksne parasti paliek neitrāla,bet tās virsmas ir pārklātas ar pretējas zīmes saistītiem lādiņiem.

Elektriskajā laukā polarizācijas lādiņi uz dielektrikas virsmas rada elektrisko lauku, kas ir pretējs ārējam elektriskajam laukam. Rezultātā elektriskā lauka intensitāte dielektrikā samazinās, bet nekļūst vienāda ar nulli.

Vakuuma elektriskā lauka stiprības E 0 moduļa un elektriskā lauka stipruma E moduļa attiecību homogēnā dielektrikā sauc par vielas dielektriskā konstante ɛ:

ɛ \u003d E 0 / E

Kad divu punktu elektriskie lādiņi vidē mijiedarbojas ar dielektrisko konstanti ɛ, lauka intensitātes samazināšanās rezultātā ɛ reizes, Kulona spēks samazinās arī ɛ reizes:

F e \u003d k (q 1 q 2 / ɛr 2)

Dielektriskie elementi spēj vājināt ārējo elektrisko lauku. Šis īpašums tiek izmantots kondensatoros.

KondensatoriVai elektriskās ierīces elektrisko lādiņu uzkrāšanai. Vienkāršākais kondensators sastāv no divām paralēlām metāla plāksnēm, kuras atdala dielektriskais slānis. Piešķirot lādiņiem vienāda lieluma un pretējas zīmes plāksnēm + q un –q starp plāksnēm ar spēku izveido elektrisko lauku E... Ārpus plāksnēm elektrisko lauku darbība, kas virzīta pretēji uzlādētām plāksnēm, tiek savstarpēji kompensēta, lauka intensitāte ir nulle. spriegums U starp plāksnēm ir tieši proporcionāls vienas plāksnes lādiņam, tāpēc lādiņa attiecība q uztraukties U

C \u003d q / U

ir nemainīga kondensatora vērtība pie jebkurām uzlādes vērtībām q.Šī attieksme NOsauc par kondensatora kapacitāti.

Vai jums joprojām ir jautājumi? Vai nezināt, kas ir dielektriķi?
Lai saņemtu palīdzību no pasniedzēja - reģistrējieties.
Pirmā nodarbība ir bez maksas!

vietnei ar pilnīgu vai daļēju materiāla kopēšanu ir nepieciešama saite uz avotu.

Radioelektronisko iekārtu dielektriskie materiāli tiek atdalīti elektriski, bet cietie materiāli tiek mehāniski atdalīti ar vadītājiem ar dažādiem elektriskiem potenciāliem. Tos izmanto iekārtu elementu elektriskai izolācijai, elektriskā lauka enerģijas (kondensatoru) uzkrāšanai, strukturālo daļu ražošanai, kā arī pārklājumu veidā uz detaļu virsmas, detaļu līmēšanai.

Materiālu dielektriskās īpašības

Dielektrikas galvenā īpašība nav vadīt elektrisko strāvu. Dielektriķu īpatnējā tilpuma pretestība ir augsta: no 108 līdz 1018 Ohm, jo \u200b\u200btajos gandrīz nav brīvu elektriskās lādiņa nesēju. Zināmu vadītspēju izraisa piemaisījumi un strukturāli defekti.

Jebkura ķermeņa virsmā vienmēr ir vairāk piemaisījumu un defektu, tāpēc dielektriķiem tiek ieviests virsmas vadītspējas jēdziens un parametrs ĪPAŠA VIRSMAS IETURĪBA s, kas definēta kā pretestība, kas mērīta starp diviem lineāriem vadītājiem, kuru katrs ir 1 m garš un atrodas paralēli viens otram 1 m attālumā uz dielektriskās virsmas ... S vērtība ir ļoti atkarīga no virsmas iegūšanas (apstrādes) metodes un tās stāvokļa (putekļainība, mitrums utt.). Tā kā virsmas elektrovadītspēja parasti ievērojami pārsniedz kopējo vadītspēju, tiek veikti pasākumi, lai to samazinātu.

Dielektriskais ir izolators tikai attiecībā pret līdzstrāvas spriegumu. Mainīgā elektriskajā laukā strāva caur dielektriku plūst tā polarizācijas dēļ.

POLARIZĀCIJA ir saistīto lādiņu pārvietošanās process ierobežotā attālumā ārēja elektriskā lauka ietekmē.

Atomu elektroni tiek pārvietoti uz pozitīvo polu, atomu kodoli - uz negatīvo. Tas pats notiek ar joniem jonu kristālos, ar molekulām vai molekulu daļām ar nevienmērīgu lādētu daļiņu sadalījumu to aizņemtajā tilpumā. Dielektrikas polarizācijas rezultātā veidojas pats savs iekšējais lauks, tā vektors ir mazāks pēc lieluma un pretējs ārējā lauka vektoram. Elektriskā kapacitāte starp elektrodiem ar dielektriku ir lielāka nekā starp tiem pašiem elektrodiem bez dielektriskā ar koeficientu, kur ir DIELEKTROS ATTIECĪGAIS DIELEKTRISKĀ PIEEJAMĪBA.

ELEKTRONISKĀS POLARIZĀCIJAS laikā vielas atomu elektronu apvalki tiek deformēti ārējā elektriskā lauka ietekmē. To raksturo īss (apmēram 10-15 s) nostādināšanas laiks, un tāpēc tas ir inerciāls radio frekvencēm, nav atkarīgs no frekvences, vāji atkarīgs no temperatūras un notiek praktiski bez zaudējumiem. Vielām ar pārsvarā elektronisku polarizāciju (vāji polāri dielektriķi) ir zema dielektriskā konstante: no 1,8 līdz 2,5. Šis polarizācijas veids ir raksturīgs visām vielām.

JONISKĀ POLARIZĀCIJA notiek jonu cietās vielās, tā nosēdšanās laiks ir 10-13 s, tāpēc praktiski nav atkarīgs no lauka frekvences, vāji atkarīgs no temperatūras. Lielākajai daļai jonu polarizēto materiālu lielums ir no 5 līdz 10.

DIPOLA (ORIENTĀCIJA) POLARIZĀCIJA izpaužas kā orientācija polāro molekulu vai atomu grupu lauka ietekmē. Piemēram, polāri ir ūdens molekulas, kurās ūdeņraža atomi atrodas asimetriski attiecībā pret skābekļa atomu, vai vinilhlorīds (polivinilhlorīda monomērs) H2C-CHCl. Lai pārvarētu molekulu un berzes spēku mijiedarbību, tiek iztērēta lauka enerģija, kas pārvēršas siltuma enerģijā, tāpēc dipola polarizācija ir neelastīga, relaksējoša pēc būtības. Sakarā ar dipolu polarizācijā iesaistīto dipolu lielajiem izmēriem un masām tā inerce ir nozīmīga un izpaužas kā spēcīga dielektriskās konstantes un enerģijas zudumu atkarība no frekvences.

MIGRĀCIJAS POLARIZĀCIJU izraisa vāji saistītu piemaisījumu jonu neelastīgas kustības nelielos attālumos. Seku ziņā (enerģijas zudums, atkarība no frekvences) šī polarizācija ir līdzīga dipolam.

Enerģijas zudumus dielektrikā polarizācijas laikā aprēķina pēc ZUDUMU LEŅĶA TANGENIEM tg. Dielektriku ar zaudējumiem elektriskajā ķēdē attēlo līdzvērtīgas ķēdes formā: ideāls kondensators un paralēli tam pievienots zudumu pretestība. Šāda divu ostu tīkla vektoru diagrammā leņķis papildina līdz 90o nobīdes leņķi starp strāvu un spriegumu. Labiem (vāji polāriem) dielektriķiem ir tg10-3, kas ir maz atkarīgs no frekvences. Sliktu dielektriku tg, mērot vienības desmitdaļās vai pat vairāk, ir ļoti atkarīgs no frekvences.

Īpašus veidus veido polarizācija mehānisko spriegumu iedarbībā, kas novērota PIEZOELEKTRIKĀ, kā arī SPONTĀNĀ POLARIZĀCIJA PYROELEKTROS un FERROELEKTRIKĀ. Šādus dielektriķus sauc par ACTIVE un tos izmanto īpašās ierīcēs: rezonatoros, filtros, pjezoelektriskajos ģeneratoros un transformatoros, radiācijas pārveidotājos, augstas specifiskās jaudas kondensatoros utt.

ELEKTRISKĀ STIPRĪBA - dielektrikas spēja uzturēt augstu pretestību augstsprieguma ķēdēs. To aprēķina pēc sadalījuma lauka intensitātes Ep \u003d Upr / d, kur Upr ir spriegums, kas izraisa sadalījumu, d ir dielektriskā biezums. Izmēri Епр - В / м. Dažādiem dielektriķiem Ep \u003d 10 ... 1000 MV / m un pat vienam materiālam šī vērtība svārstās plašās robežās atkarībā no elektrodu biezuma, formas, temperatūras un vairākiem citiem faktoriem. Iemesls tam ir sadalīšanās procesu dažādība. ELEKTRISKO SADALĪJUMU izraisa elektronu pāreja tuneļos uz vadīšanas joslu no valences joslas, no piemaisījumu līmeņiem vai metāla elektrodiem, kā arī to lavīnu pavairošana trieciena jonizācijas dēļ augstas stiprības laukos. ELEKTRISKO SADALĪJUMU izraisa dielektriskā elektrovadītspējas eksponenciāls pieaugums ar tā temperatūras paaugstināšanos. Tajā pašā laikā palielinās noplūdes strāva, kas vēl vairāk sasilda dielektriku, tā biezumā izveidojas vadošs kanāls, pretestība strauji pazeminās, termiskās iedarbības zonā notiek kušana, iztvaikošana un materiāla iznīcināšana. ELEKTROĶĪMISKO SADALĪJUMU izraisa elektrolīzes, jonu migrācijas un rezultātā materiāla sastāva izmaiņas. JONIZĀCIJAS SADALĪJUMS notiek daļēju izdalījumu dēļ dielektrikā ar gaisa ieslēgumiem. Gaisa elektriskā izturība ir mazāka, un lauka intensitāte šajos ieslēgumos ir lielāka nekā blīvā dielektrikā. Šis sadalījuma veids ir raksturīgs porainiem materiāliem. Dielektrikas VIRSMAS SADALĪJUMS (PĀRKLĀPŠANA) notiek nepieļaujami lielu virsmas strāvu dēļ. Ar pietiekamu strāvas avota jaudu virsmas sadalīšanās attīstās pa gaisu un pārvēršas loka sadalījumā. Apstākļi, kas veicina šo sadalījumu: plaisas, citi nelīdzenumi un piesārņojums uz dielektriskā materiāla virsmas, mitrums, putekļainība, zems atmosfēras gaisa spiediens.

Lai jebkura elektroierīce darbotos droši, tās izolācijas Uwork darba spriegumam jābūt ievērojami mazākam par sadalījuma spriegumu Upr. Attiecību Upr / Urab sauc par IZOLĀCIJAS ELEKTRISKĀS STIPRUMA REZERVES FAKTORU.

Dielektrisks ir materiāls vai viela, kas praktiski neļauj iziet elektriskajai strāvai. Šī vadītspēja ir saistīta ar nelielu elektronu un jonu skaitu. Šīs daļiņas nevadošā materiālā veidojas tikai tad, kad tiek sasniegtas augstas temperatūras īpašības. Kas ir dielektriskais elements, un par to tiks runāts šajā rakstā.

Apraksts

Katrs elektronikas vai radiotehnikas vadītājs, pusvadītājs vai uzlādēts dielektriķis caur sevi izlaiž elektrisko strāvu, bet dielektriķa īpatnība ir tāda, ka tajā pat ar augstu spriegumu virs 550 V plūst neliela strāva. Elektriskā strāva dielektrikā ir lādētu daļiņu kustība noteiktā virzienā (var būt pozitīva un negatīva).

Strāvu veidi

Dielektriķu elektrovadītspēja ir balstīta uz:

• Absorbcijas strāvas - strāva, kas dielektrikā plūst ar pastāvīgu strāvu, līdz tā sasniedz līdzsvara stāvokli, mainot virzienu, kad tas tiek ieslēgts un kad tam tiek piemērots spriegums un kad tas tiek izslēgts. Ar maiņstrāvu spēks dielektrikā tajā pastāvīgi pastāvēs, kamēr tas darbojas elektriskajā laukā.
• Elektroniskā vadītspēja ir elektronu kustība lauka iedarbībā.
• Jonu vadītspēja - pārstāv jonu kustību. Tas ir atrodams elektrolītu - sāļu, skābju, sārmu - šķīdumos, kā arī daudzos dielektriķos.
• Molekulārā vadītspēja ir lādētu daļiņu, ko sauc par molioniem, kustība. Tas ir atrodams koloidālajās sistēmās, emulsijās un suspensijās. Molionu kustības fenomenu elektriskajā laukā sauc par elektroforēzi.

Tos klasificē pēc to fizikālā stāvokļa un ķīmiskā rakstura. Pirmie ir sadalīti cietos, šķidros, gāzveida un cietinātājos. Pēc ķīmiskā rakstura tos iedala organiskos, neorganiskos un organisko elementu materiālos.

Pēc apkopošanas stāvokļa:

• Gāzes vadītspēja. Gāzveida vielām ir diezgan zema strāvas vadītspēja. Tas var notikt brīvu uzlādētu daļiņu klātbūtnē, kas parādās ārējo un iekšējo, elektronisko un jonu faktoru ietekmē: rentgena un radioaktīvā starojuma, molekulu un lādētu daļiņu sadursmes, termisko faktoru ietekmē.
• Šķidruma dielektriskā elektrovadītspēja. Atkarības faktori: molekulārā struktūra, temperatūra, piemaisījumi, lielu elektronu un jonu lādiņu klātbūtne. Šķidruma dielektriķu elektrovadītspēja lielā mērā ir atkarīga no mitruma un piemaisījumu klātbūtnes. Polāro vielu elektrovadītspēja tiek veidota arī ar šķidruma palīdzību ar disociētiem joniem. Salīdzinot polāros un nepolāros šķidrumus, pirmajiem ir skaidra vadītspējas priekšrocība. Ja jūs notīriet šķidrumu no piemaisījumiem, tas veicinās tā vadītspēju samazināšanos. Palielinoties vadītspējai un temperatūrai, notiek tā viskozitātes samazināšanās, kā rezultātā palielinās jonu mobilitāte.
• Cietie dielektriķi. To elektrovadītspēju izraisa uzlādētu dielektrisko daļiņu un piemaisījumu kustība. Spēcīgos elektriskās strāvas laukos atklājas elektrovadītspēja.

Dielektriķu fizikālās īpašības

Ja materiāla īpatnējā pretestība ir mazāka par 10-5 Ohm * m, tos var attiecināt uz vadītājiem. Ja vairāk nekā 108 Ohm * m - dielektriķiem. Ir gadījumi, kad īpatnējā pretestība būs vairākas reizes lielāka nekā vadītāja pretestība. Diapazonā no 10-5-108 Ohm * m ir pusvadītājs. Metālisks materiāls ir lielisks elektriskās strāvas vadītājs.

No visas periodiskās tabulas tikai 25 elementi pieder nemetāliem, un 12 no tiem, iespējams, būs pusvadītāja īpašības. Bet, protams, papildus tabulas vielām ir arī daudz sakausējumu, kompozīciju vai ķīmisku savienojumu ar vadītāja, pusvadītāja vai dielektriskā īpašībām. Pamatojoties uz to, ir grūti noteikt noteiktu robežu starp dažādu vielu vērtībām un to pretestību. Piemēram, ar pazeminātu temperatūras koeficientu pusvadītājs izturēsies kā dielektrisks.

Pieteikums

Vadošos materiālus izmanto ļoti plaši, jo tā ir viena no populārākajām elektrisko komponentu klasēm. Kļuva pietiekami skaidrs, ka to īpašību dēļ tos var izmantot aktīvā un pasīvā formā.

Pasīvā formā dielektriķu īpašības tiek izmantotas izmantošanai elektriskajā izolācijas materiālā.

Aktīvā formā tos izmanto feroelektrikā, kā arī materiālos lāzera tehnoloģijas izstarotājiem.

Pamata dielektriķi

Biežākie veidi ir:

• Stikls.
• Gumija.
• Eļļa.
• Asfalts.
• Porcelāns.
• Kvarcs.
• Gaiss.
• Dimants.
• Tīrs ūdens.
• Plastmasa.

Kas ir šķidrs dielektrisks?

Šāda veida polarizācija notiek elektriskās strāvas laukā. Šķidrās nevadošās vielas tiek izmantotas tehnoloģijā materiālu liešanai vai impregnēšanai. Ir 3 šķidro dielektriķu klases:

Naftas eļļas ir nedaudz viskozas un pārsvarā nepolāras. Tos bieži izmanto augstsprieguma iekārtās: augstsprieguma ūdenī. ir nepolārs dielektrisks. Kabeļu eļļa ir atradusi pielietojumu papīra izolējošo vadu impregnēšanā ar spriegumu līdz 40 kV, kā arī pārklājumu uz metāla bāzes ar strāvu virs 120 kV. Transformatoru eļļai ir tīrāka struktūra salīdzinājumā ar kondensatoru eļļu. Šāda veida dielektriķi plaši izmanto ražošanā, neskatoties uz augstajām izmaksām salīdzinājumā ar analogajām vielām un materiāliem.

Kas ir sintētiskais dielektrisks? Pašlaik gandrīz visur tas ir aizliegts augsta toksiskuma dēļ, jo to ražo, pamatojoties uz hlorēto oglekli. Šķidrs dielektrisks uz organiskā silīcija bāzes ir drošs un videi draudzīgs. Šis tips neizraisa metāla rūsu un tam piemīt zema higroskopiskuma īpašības. Ir sašķidrināts dielektrisks, kas satur fluora organisko savienojumu, kas ir īpaši populārs tā nedegamības, termisko īpašību un oksidatīvās stabilitātes dēļ.

Un pēdējais veids ir augu eļļas. Tie ir vāji polāri dielektriķi, piemēram, linsēklas, ritentiņš, volframs, kaņepes. Rīcineļļa ir ļoti karsta un tiek izmantota papīra kondensatoros. Pārējās eļļas ir gaistošas. Iztvaikošanos tajās neizraisa dabiska iztvaikošana, bet gan ķīmiska reakcija, ko sauc par polimerizāciju. To aktīvi izmanto emaljās un krāsās.

Secinājums

Rakstā sīki apspriests, kas ir dielektriskais elements. Tika minētas dažādas sugas un to īpašības. Protams, lai saprastu to īpašību smalkumu, jums būs padziļināti jāizpēta fizikas sadaļa par tām.

5.8.2. Šķidrie dielektriķi

Sadalīts 3 grupās:

1) naftas eļļas;

2) sintētiskie šķidrumi;

3) augu eļļas.

Šķidrie dielektriķi tiek izmantoti augstsprieguma kabeļu, kondensatoru piesūcināšanai, transformatoru, slēdžu un bukšu uzpildīšanai. Turklāt viņi veic dzesēšanas šķidruma funkcijas transformatoros, loka dzēšamo aparātu automātiskajos slēdžos utt.

Naftas eļļas

Naftas eļļas ir parafīnu ogļūdeņražu maisījums (С n Н 2 n + 2) un naftēnu (С n Н 2 n ) rindas. Tos plaši izmanto elektrotehnikā kā transformatoru, kabeļu un kondensatoru eļļas. Eļļa, aizpildot spraugas un poras elektroinstalācijās un izstrādājumos, palielina izolācijas dielektrisko izturību un uzlabo siltuma izkliedi no izstrādājumiem.

Transformatoru eļļa iegūts no naftas destilējot. Transformatoru eļļas elektriskās īpašības lielā mērā ir atkarīgas no eļļas attīrīšanas kvalitātes no piemaisījumiem, ūdens satura un degazēšanas pakāpes. Eļļas dielektriskā konstante 2.2, īpatnējā elektriskā pretestība 10 13 Ohm M.

Transformatoru eļļu mērķis ir palielināt izolācijas dielektrisko izturību; noņemiet siltumu; veicināt loka izdalīšanos eļļas sadalītājos, uzlabot kvalitāti elektriskā izolācija elektroproduktos: reostati, papīra kondensatori, kabeļi ar papīra izolāciju, strāvas kabeļi - ielejot un impregnējot.

Transformatoru eļļa darbības laikā noveco, kas pasliktina tās kvalitāti. Eļļas novecošanos veicina: eļļas saskare ar gaisu, paaugstināta temperatūra, saskare ar metāliem (Cu, Pb, Fe), gaismas iedarbība. Lai palielinātu kalpošanas laiku, eļļu atjauno, notīrot un noņemot novecojošus produktus, pievienojot inhibitorus.

Kabelisun kondensators eļļas no transformatoru eļļām atšķiras ar augstāku attīrīšanas kvalitāti.

Sintētiskie šķidruma dielektriķi

Dažās īpašībās sintētiskie šķidrie dielektriķi ir pārāki par naftas izolācijas eļļām.

Hlorētie ogļūdeņraži

Sovol – pentahlordifenilС 6 Н 2 Сl 3 - С 6 Н 3 Сl 2 , ko iegūst, hlorējot bifeniluC12H10

С 6 Н 5 - С 6 Н 5 + 5 Сl 2 → С 6 Н 2 Сl 3 - С 6 Н 3 Сl 2 + 5 НСl

Sovol izmanto kondensatoru impregnēšanai un piepildīšanai. Ir lielāka dielektriskā konstante salīdzinājumā ar naftas eļļām. Sovol 5.0 dielektriskā konstante, īpatnējā elektriskā pretestība 11 ¸ 10 12 omi m., sovolu izmanto papīra jaudas piesūcināšanai un radio kondensatori ar paaugstinātu īpatnējo jaudu un zemu darba spriegumu.

Sovtol - pūces maisījums ar trihlorbenzols... Izmanto sprādziendrošu transformatoru izolēšanai.

Silīcija organiskie šķidrumi

Visizplatītākās ir polidimetilsiloksāns, polidietilsiloksāns, polimetilfenilsiloksāns šķidrumi.

Polisiloksāna šķidrumi - šķidrie organiskā silīcija polimēri ( poliorganosiloksāni), piemīt tādas vērtīgas īpašības kā: augsts siltuma pretestība, ķīmiskā inertums, zems higroskopiskums, zema izliešanas temperatūra, augstas elektriskās īpašības plašā frekvenču un temperatūru diapazonā.

Šķidrie poliorganosiloksāni ir polimēru savienojumi ar zemu polimerizācijas pakāpi, kuru molekulas satur siloksāna atomu grupu

,

kur silīcija atomi ir saistīti ar organiskajiem radikāļiemR: metilgrupa CH3, etilgrupa C2H5, fenilgrupa C6H5 ... Poliorganosiloksāna šķidrumu molekulām var būt lineāra, lineāri sazarota un cikliska struktūra.

Šķidrums polimetilsiloksāni iegūst hidrolīzes ceļā dimetildihlorosilāns sajauc ar trimetilhlorosilāns .

Iegūtie šķidrumi ir bezkrāsaini, izšķīst aromātiskajos ogļūdeņražos, dihloretānā un daudzos citos organiskos šķīdinātājos, nešķīst spirtos un acetonā. Polimetilsiloksāni ir ķīmiski inerti, agresīvi neietekmē metālus un nesadarbojas ar lielāko daļu organisko dielektriķu un gumiju. Dielektriskā konstante 2.0¸ 2.8. Īpatnējā elektriskā pretestība 12 Ohm m, dielektriskā izturība 12¸ 20 MV / m

Formula polidimetilsiloksānsa ir forma

– Si(CH3) 3 - O - [ Si(CH3) 2-O] n -Si(CH3) \u003d O

Šķidros organiskos silīcija polimērus izmanto kā:

Polidietilsiloksāni – iegūst hidrolīzes ceļā dietildihlorosilāns un trietilhlorosilāns ... Viņiem ir plašs viršanas diapazons. Struktūra ir izteikta pēc formulas:

Īpašības ir atkarīgas no viršanas temperatūras. Elektriskās īpašības ir vienādas ar īpašībām polidimetilsiloksāns.

Šķidrums polimetilfenilsiloksāni ir struktūra, kas izteikta pēc formulas

Iegūst hidrolīzes ceļā fenilmetildihlorosilāni Viskozā eļļa. Pēc apstrādesNaOH viskozitāte palielinās 3 reizes. Iztur sildīšanu 1000 stundu laikā līdz 250 ° С. Elektriskās īpašības ir vienādas ar īpašībām polidimetilsiloksāns.

Kad γ - apstarojot, silīcija organisko šķidrumu viskozitāte ievērojami palielinās, un dielektriskās īpašības strauji pasliktinās. Pie lielas radiācijas devas šķidrumi tiek pārveidoti par gumijots masu un pēc tam cietā trauslā ķermenī.

Fluora organiskie šķidrumi

Fluora organiskie šķidrumi - C 8 F 16 - nedegošs un sprādziendrošs, ļoti izturīgs pret karstumu (200 ° C), ar zemu higroskopiskumu. Viņu pāriem ir liela elektriskā izturība. Šķidrumi ir ar zemu viskozitāti un gaistoši. Viņiem ir labāka siltuma izkliede nekā naftas eļļām un silīcija organiskajiem šķidrumiem.–) n,

ir lineārs struktūras nepolārs polimērs. Iegūst, polimerizējot etilēna gāziC 2 H 4 pie augsta spiediena (līdz 300 MPa) vai zemā spiedienā (līdz 0,6 MPa). Augstspiediena polietilēna molekulmasa ir 18 000 - 40 000, zema - 60 000 - 800 000.

Polietilēna molekulām ir iespēja veidot materiāla laukumus ar sakārtotu ķēžu (kristālītu) izvietojumu; tāpēc polietilēns sastāv no divām fāzēm (kristāliskā un amorfā), kuru attiecība nosaka tā mehāniskās un termiskās īpašības. Amorfs piešķir materiālam elastīgas īpašības un kristālisks - stingrību. Amorfās fāzes stikla pārejas temperatūra ir +80 ° C. Kristāliskajai fāzei ir augstāka siltuma pretestība.

Kristāliskās fāzes polietilēna molekulu agregāti ir sferulīti ar ortorombisku struktūru. Zema spiediena polietilēnā kristāliskās fāzes saturs (līdz 90%) ir lielāks nekā augstspiediena polietilēnā (līdz 60%). Augsta kristāliskuma dēļ polietilēnam ar zemu spiedienu ir augstāka kušanas temperatūra (120–125 ° C) un lielāka stiepes izturība. Polietilēna struktūra ir ļoti atkarīga no dzesēšanas režīma. Ar tā ātru atdzišanu veidojas mazi sferulīti, ar lēnu atdzišanu, lieli. Ātri atdzesēts polietilēns ir elastīgāks un mazāk ciets.

Polietilēna īpašības ir atkarīgas no molekulmasas, tīrības un piemaisījumiem. Mehāniskās īpašības ir atkarīgas no polimerizācijas pakāpes. Polietilēnam ir liela ķīmiskā izturība. Kā elektrisko izolācijas materiālu to plaši izmanto kabeļu nozarē un izolētu vadu ražošanā.

Pašlaik tiek ražoti šāda veida polietilēna un polietilēna izstrādājumi:

1. zema un augsta spiediena polietilēns - (nd) un (hd);

2. zema spiediena polietilēns kabeļu rūpniecībai;

3. zemas molekulmasas augsta vai vidēja spiediena polietilēns;

4. porains polietilēns;

5. īpašs polietilēna šļūtenes savienojums;

6. polietilēns HF kabeļu ražošanai;

7. elektriski vadošs polietilēns kabeļu rūpniecībai;

8. polietilēns, kas piepildīts ar kvēpu;

9. hlorosulfonēts polietilēns;

10. polietilēna plēve.

Fluoroplastika

Ir vairāki fluorogļūdeņražu polimēru veidi, kas var būt polāri un nepolāri.

Apsveriet tetrafluoretilēna gāzes polimerizācijas reakcijas produkta īpašības

(F2C \u003d CF2).

Fluoroplasts - 4 (politetrafluoretilēns) ir brīvs balts pulveris. Molekulārā struktūra ir

Fluoroplastiskām molekulām ir simetriska struktūra. Tāpēc fluoroplastika ir nepolārs dielektrisks

Molekulārā simetrija un augsta tīrība nodrošina augstu elektrisko veiktspēju. Lielāka saites enerģija starpC un F piešķir tai augstu izturību pret aukstumu un siltuma pretestība... Radio komponenti no tā var darboties no -195 ÷ + 250 ° С. Neuzliesmojošs, ķīmiski izturīgs, nehigroskopisks, hidrofobs, pelējums neietekmē. Īpatnējā elektriskā pretestība ir 10 15 ¸ 10 18 Ohm m, dielektriskā konstante 1.9¸ 2,2, dielektriskā izturība 20¸ 30 MV / m

Radio daļas tiek izgatavotas no fluoroplastiska pulvera, auksti presējot. Presētie izstrādājumi tiek saķepināti krāsnīs 360 - 380 ° C temperatūrā. Pēc ātras atdzesēšanas produkti tiek sacietēti ar lielu mehānisko izturību. Lēnām atdzesējot, tie nav sacietējuši. Tās ir vieglāk apstrādājamas, mazāk cietas un ar augstu elektrisko veiktspēju. Sildot detaļas līdz 370 °, tās pāriet no kristāliskā stāvokļa uz amorfu un iegūst caurspīdīgumu. Materiāla termiskā sadalīšanās sākas pie\u003e 400 °. Kurā vietāveidojas toksisks fluors.

Fluoroplastikas trūkums ir tā plūstamība mehāniskā sprieguma ietekmē. Tam ir zema izturība pret radiāciju un tas ir darbietilpīgs, ja to pārstrādā produktos. Viens no labākajiem RF un mikroviļņu tehnoloģijas dielektriķiem. Ražojiet elektrotehnikas un radiotehnikas izstrādājumus plākšņu, disku, gredzenu, cilindru veidā. Viņi izolē HF kabeļus ar plānu plēvi, kas saraujas saraušanās laikā.

Fluoroplastiku var modificēt, izmantojot pildvielas - stikla šķiedru, bora nitrīdu, kvēpus utt., Kas ļauj iegūt materiālus ar jaunām īpašībām un uzlabot esošās īpašības.