Що таке діелектрик у фізиці. Тверді діелектрики

Усі рідкі та тверді речовини за характером дії на них електростатичного поляділяться на провідники, напівпровідники та діелектрики.

Діелектрики (ізолятори)– речовини, які погано проводять або зовсім не проводять електричний струм. До діелектриків відносять повітря, деякі гази, скло, пластмаси, різні смоли, багато видів гуми.

Якщо помістити в електричне поле нейтральні тіла з таких матеріалів, як скло, ебоніт, можна спостерігати їхнє тяжіння як до позитивно заряджених, так і до негативно заряджених тіл, але значно слабше. Однак при поділі таких тіл в електричному полі їх частини виявляються нейтральними, як і тіло в цілому.

Отже, у таких тілах немає вільних електрично заряджених частинок,здатних переміщатися у тілі під впливом зовнішнього електричного поля. Речовини, що не містять вільних електрично заряджених частинок, називають діелектриками чи ізоляторами.

Притягнення незаряджених тіл з діелектриків до заряджених тіл пояснюється їхньою здатністю до поляризації.

Поляризація– явище усунення пов'язаних електричних зарядів усередині атомів, молекул чи всередині кристалів під впливом зовнішнього електричного поля. Найпростіший приклад поляризації- Дія зовнішнього електричного поля на нейтральний атом. У зовнішньому електричному полі сила, що діє негативно заряджену оболонку, спрямована протилежно силі, яка діє позитивне ядро. Під дією цих сил електронна оболонка дещо зміщується щодо ядра та деформується. Атом залишається в цілому нейтральним, але центри позитивного та негативного заряду в ньому вже не збігаються. Такий атом можна як систему з двох рівних по модулю точкових зарядів протилежного знака, Яку називають диполем.

Якщо помістити пластину з діелектрика між двома металевими пластинами з зарядами протилежного знака, всі диполі в діелектриці під дією зовнішнього електричного поля виявляються позитивними зарядами до негативної пластини і негативними зарядами до позитивно зарядженої пластини. Пластина діелектрика залишається в цілому нейтральною,та її поверхні вкриті протилежними за знаком пов'язаними зарядами.

У електричному полі поляризаційні заряди лежить на поверхні діелектрика створюють електричне полі, протилежно спрямоване зовнішньому електричному полю. Внаслідок цього напруженість електричного поля в діелектриці зменшується, але не стає рівної нулю.

Відношення модуля напруженості E 0 електричного поля у вакуумі до модуля напруженості Е електричного поля в однорідному діелектрику називається діелектричною проникністю речовини:

? = Е 0 / Е

При взаємодії двох точкових електричних зарядів у середовищі з діелектричною проникністю в результаті зменшення напруженості поля в раз кулонівська силатакож убуває в раз:

F е = k (q 1 · q 2 / ɛr 2)

Діелектрики здатні послаблювати зовнішнє електричне поле. Це їхня властивість застосовується в конденсаторах.

Конденсатори– це електричні приладидля нагромадження електричних зарядів. Найпростіший конденсатор і двох паралельних металевих пластин, розділеним шаром діелектрика. При повідомленні пластин рівних за модулем і протилежних за знаком зарядів +q та –qміж пластинами створюється електричне поле із напруженістю Е. Поза пластинами дія електричних полів, спрямована протилежно заряджених пластин, взаємно компенсується, напруженість поля дорівнює нулю. Напруга Uміж пластинами прямо пропорційно заряду на одній пластині, тому відношення заряду qдо напруги U

C = q/U

є для конденсатора величиною постійною за будь-яких значень заряду q.Це ставлення Зназивається електроємністю конденсатора.

Залишились питання? Чи не знаєте, що таке діелектрики?
Щоб отримати допомогу репетитора – .
Перший урок – безкоштовно!

blog.сайт, при повному або частковому копіюванні матеріалу посилання на першоджерело обов'язкове.

  • 1.10. Термоелектронна, автоелектронна, вибухова емісія. Фотоефект на катоді
  • 1.11. Елементи кінетичного рівняння для електронів
  • Розділ 2. Теорія пробою Таунсенду
  • 2.1. Перший коефіцієнт Таунсенду
  • 2.2. Прилипання електронів до атомів та молекул. Відрив електронів від негативних іонів
  • 2.3. Другий коефіцієнт Таунсенду
  • 2.4. Електронна лавина
  • 2.5. Умови самостійності розряду. Закон Пашена
  • 2.6. Відступ від закону Пашена
  • 2.7. Час розряду
  • Глава 3. Пробій газу різних частотних діапазонах
  • 3.1. НВЧ-пробою
  • 3.2. ВЧ-пробою
  • 3.3. Оптичний пробій
  • Глава 4. Іскровий розряд у газах
  • 4.1. Спостереження за розвитком розряду в іонізаційній камері
  • 4.2. Схеми розвитку лавинно-стримерних процесів
  • 4.3. Кордон таунсендівського та стримерного розрядів
  • 4.4. Пробій газів у наносекундному діапазоні часу
  • 4.5. Довга іскра, розряд у вигляді блискавки
  • 4.6. Головний розряд
  • Розділ 5. Самостійні розряди в газах
  • 5.1. Тихий розряд
  • 5.2. Тліючий розряд
  • 5.3. Дуговий розряд
  • 5.4. Коронний розряд
  • 5.5. Розряд поверхнею твердого діелектрика
  • 5.6. Залежність пробивної напруги газу від міжелектродної відстані
  • Список літератури до розділу «Проби газів»
  • Частина ІІ. ПРОБІЙ ТВЕРДИХ ДІЕЛЕКТРИКІВ
  • Глава 1. Тепловий пробою твердих діелектриків
  • 1.1. Теорія теплового пробою Вагнера
  • 1.2. Інші теорії теплового пробою
  • Розділ. 2. Класичні теорії електричного пробою
  • 2.1. Теорія Рогівського. Розрив іонної кристалічної решітки
  • 2.2. Розрив твердого діелектрика по мікротріщині. Теорія Горовиця
  • 2.3. Теорія А. Ф. Іоффе
  • 2.4. Теорія А.А. Смурова. Теорія електростатичної іонізації
  • Глава 3. Квантово-механічні теорії електричного пробою ненаголошеним механізмом
  • 3.1. Теорія Зінера. Теорія безелектродного пробою
  • 3.2. Теорія Фаулер. Пробий електродного походження
  • 3.3. Теорія Я.І. Френкеля. Теорія термічної іонізації
  • Глава 4. Теорії пробою твердих діелектриків внаслідок ударної іонізації електронами
  • 4.1. Теорії Хіппеля та Фреліха
  • 4.2. Теорії пробою, що ґрунтуються на вирішенні кінетичного рівняння. Теорія Чуєнкова
  • 4.3. Деякі зауваження щодо теорій пробою, заснованих на розгляді механізму ударної іонізації електронами
  • Глава 5. Експериментальні дані, що укладаються в уявленні про пробої твердих діелектриків ударною іонізацією електронами
  • 5.1. Стадії пробою твердих діелектриків
  • 5.2. Розвиток розряду в однорідному та неоднорідному полях у твердих діелектриках
  • 5.3. Ефект полярності при пробої в неоднорідному електричному полі
  • 5.4. Вплив матеріалу електродів на пробій твердих діелектриків
  • 5.5. Залежність часу розряду від товщини діелектрика. Формування багатолавинно-стримерного механізму розряду
  • Глава 6. Процеси, що спостерігаються в діелектриках в області надсильних електричних полів
  • 6.1. Електричне зміцнення
  • 6.2. Електронні струми в мікронних шарах ЩГК у сильних електричних полях
  • 6.3. Світіння в мікронних шарах ЩГК
  • 6.4. Дислокації та тріщини в ЩГК перед пробоєм
  • Розділ 7. Інші теорії пробою твердих діелектриків
  • 7.2. Енергетичний аналіз електричної міцності твердих діелектриків з теорії Ю.М. Вершиніна
  • 7.4. Термофлуктуаційна теорія руйнування жорстких діелектриків електричним полем В.С. Дмитрівського
  • 7.5. Особливості пробою полімерних діелектриків. Теорія електричного пробою Артбауера
  • 7.6. Теорія електромеханічного пробою Старка та Гартона
  • Глава 8. Деякі особливості та закономірності електричного пробою твердих діелектриків
  • 8.1. Статистичний характер пробою твердих діелектриків
  • 8.2. Мінімальна пробивна напруга
  • 8.3. Неповний пробій і послідовний пробій
  • 8.4. Кристалографічні ефекти при пробої кристалів
  • 8.5. Залежність електричної міцності від температури
  • 8.6. Залежність електричної міцності від часу дії напруги
  • 8.7. Пробій діелектричних плівок
  • 8.8. Формовані системи метал-діелектрик-метал (МДМ)
  • 8.9. Висновок щодо механізму електричного пробою твердих діелектриків
  • Глава 9. Електрохімічний пробій
  • 9.1. Електричне старіння органічної ізоляції
  • 9.2. Короткочасна пробивна напруга
  • 9.3. Старіння паперової ізоляції
  • 9.4. Старіння неорганічних діелектриків
  • Список літератури до розділу «Проби твердих діелектриків»
  • Частина ІІІ. ПРОБІЙ РІДКИХ ДІЕЛЕКТРИКІВ
  • Глава 1. Пробій рідин високого ступеня очищення
  • 1.1. Провідність рідких діелектриків
  • 1.2. Пробою рідин внаслідок ударної іонізації електронами
  • 1.3. Пробій рідин ненаголошеним механізмом
  • Глава 2. Пробою рідких діелектриків технічного очищення
  • 2.1. Вплив вологи
  • 2.2. Вплив механічних забруднень
  • 2.3. Вплив газових бульбашок
  • 2.4. Теорії теплового пробою рідких діелектриків
  • 2.5. Вольтолізаційна теорія пробою рідких діелектриків
  • 2.6. Вплив форми та розмірів електродів, їх матеріалу, стану поверхні та відстані між ними на пробій рідин
  • 2.7. Розвиток розряду та імпульсний пробій у рідинах
  • 2.8. Вплив ультразвуку на електричну міцність
  • 2.9. Впровадження розряду в твердий діелектрик, занурений у ізолюючу рідину
  • Список літератури до розділу «Проби рідких діелектриків»
  • ЗМІСТ
  • Г.А. Воробйов, Ю.П. Похолков, Ю.Д. Корольов, В.І. Меркулов

    діелектриків

    (область сильних полів)

    Каф. ЕІКТ ЕЛТІ

    Міністерство освіти Російської Федерації

    Томський політехнічний університет

    Г.А. Воробйов, Ю.П. Похолків,

    Ю.Д. Корольов, В.І. Меркулов

    Фізика діелектриків

    (область сильних полів)

    Навчальний посібник

    Видавництво ТПУ

    У посібнику викладено основні відомості з фізики газового розряду, включаючи ВЧ-, НВЧ- та оптичний пробій. Розглянуто теоретичні уявлення про механізм пробою твердих і рідких діелектриків, процеси їх старіння та представлені деякі експериментальні дані про особливості їх пробою залежно від різних факторів. Посібник призначений для студентів напряму «Електротехніка, електромеханіка, електротехнології» і може бути корисним фахівцям, які займаються проектуванням високовольтних конструкцій.

    Рецензенти

    Лікар технічних наук, професор ТДАСУ

    Г.Г. Волокітін

    Доктор фізико-математичних наук, професор ТДАСУ

    Л.А. Лісіцина

    Каф. ЕІКТ ЕЛТІ

    ПЕРЕДМОВА

    Відомо, що всі речовиниза електричними властивостями подраз-

    поділяються на провідники, напівпровідники та діелектрики. Останні, мабуть, є найменш вивченими. З фізики пробою діелектриків є численні монографії. З них найбільш фундаментальними є монографії В. Франца (1961) та Г.І. Сканаві (1958 р.). Але ці книги вже застаріли, і їхній обсяг виходить за межі програм навчальних дисциплінвишів. Крім того, ці книги стали бібліографічною рідкістю та практично недоступні для студентів.

    Відомі також книги А.А. Воробйова, Ю.П. Райзера, Г.С. Кучинського, Б.І. Сажина, В.Я. Ушакова, Ю.М. Вершиніна та ін., в яких відображено окремі питанняпробою газоподібних, твердих чи рідких діелектриків. Тому ці книги можуть бути використані студентами тільки для більш поглибленого вивченняокремих розділів курсу, але не як навчальний посібник. Широко відома книга Г.А. Воробйова (1977 р.) з фізики діелектриків (область сильних полів), яка користується попитом у студентів, але в даний час вона також стала бібліографічною рідкістю і потрібна її перевидання.

    В основу посібника взято вже згадану книгу Г.А. Воробйова, а також матеріали лекцій з курсу "Фізика діелектриків (область сильних полів)", які читаються протягом багатьох років Ю.П. Похолковим та В.І. Меркуловим для студентів спеціальності «Електроізоляційна, кабельна та конденсаторна техніка» у Томському. політехнічний університет. При написанні окремих розділів пробою газів, були використані матеріали, надані Ю.Д. Корольовим.

    З огляду на численність питань, що розглядаються в даному посібнику, під час його підготовки до консультацій залучалися С.Г. Єханін, П.Є. Троян, В.В. Лопатін, Ю.І. Ковалів та ін., які безпосередньо займалися вивченням пробою діелектриків та яким автори висловлюють глибоку вдячність.

    Всі зауваження, що з'явилися у читачів, прохання надсилати по пекло-

    ресу: 634050, м. Томськ, пр. Леніна, 30, ТПУ.

    Каф. ЕІКТ ЕЛТІ

    ВСТУП

    У Діелектрики, як і в інших речовинах, завжди є заряджені частинки. Якщо до діелектрика прикладено слабке електричне поле, то процеси, що відбуваються в ньому, пов'язані з переміщенням заряджених частинок, не викликають його руйнування. Такі явища складають фізику діелектриків, область слабких полів. Якщо до діелектрика прикладено набагато сильніше електричне поле, у якому заряджені частинки викликають, зрештою, руйнування діелектрика, такі явища становлять фізику діелектриків, область сильних полів. У сильних електричних полях діелектриках протікають якісно нові явища, які у слабких електричних полях були неможливі. Для цих полів характерна наявність високої кінетичної енергіїзаряджених частинок, яку вони купують при русі в електричному полі, яка стає порівнянною з енергією збудження атомів і молекул і енергією їх іонізації.

    У У більшості випадків дуже сильне електричне поле викликає різке збільшення електропровідності, за рахунок чого діелектрик втрачає свої електроізоляційні властивості. Таке явище називається пробоєм діелектрика. Відповідно до ГОСТ 21515-76, пробою - це явище утворення в діелектриці проводящего каналу під дією електричного поля. Мінімальне електрична напруга, Додане до діелектрика, що призводить до пробою, називається пробивним і позначається U пр . Відповідна мінімальна напруженість од-

    Народного електричного поля, що призводить до пробою діелектрика, називається електричною міцністю (пробивною напруженістю). У однорідному електричному полі вона дорівнює: E пр = U np d (де d –

    товщина діелектрика). У разі неоднорідного електричного поля величина E пр.пор. = U пр d називається середньою пробивною напружено-

    Механізм руйнування діелектрика під дією електричного поля досить складний і різноманітний і може протікати по-різному залежно від виду напруги, що впливає, часу його застосування, типу діелектрика, його структури, температури та ін умов випробування. Це може бути розвиток ударної іонізації, порушення теплової стійкості та перегрів діелектрика за рахунок високих діелектричних втрат або процесів електрохімічного старіння при тривалому впливі електричного поля. Можна також сказати, що пробою діелектрика є поєднанням багатьох фізичних процесів(Електричних, теплових, оптичних, механічних та ін.), Переважний розвиток яких визначає його механізм.

    Каф. ЕІКТ ЕЛТІ

    Найбільший вплив на механізм пробою та його розвиток надає вигляд діелектрика. Приміром, пробою газоподібних і рідких діелектриків відрізняється від пробою твердих діелектриків відсутністю другий стадії, тобто. стадії руйнування Ця стадія характеризується залишковими змінами діелектрика, зумовленими термічним або механічним руйнуванням, що призводить до появи каналу, що проводить. Після пробою газоподібних і рідких діелектриків таких незворотних змін мало спостерігається, тобто. має місце самовідновлення їхньої електричної міцності, якщо, звичайно, не відбувається хімічної зміниречовини.

    Пробій діелектрика зазвичай викликає аварійний стан електричного апарату, і дуже важливо сконструювати електричний апарат так, щоб він мав мінімальні розміри і при дії робочої напруги не пробивався протягом належного часу експлуатації. Водночас явища, що супроводжують пробою діелектриків, знаходять практичне застосуваннярозробки нових технологій. Такими прикладами є використання газового розряду в газорозрядних приладах, газових лазерах, у приладах з вибуховою емісією, в електроіскровій обробці конструкційних матеріалів, при електроімпульсному руйнуванні та подрібненні гірських порід, при отриманні мастил та ін У всіх випадках важливо знати закономірності пробою діелектриків.

    Найбільш вивченим є пробою газів, тому він розглядається у першому розділі. Крім того, багато уявлень про газовий розряд широко залучаються до пояснення пробою твердих і рідких діелектриків. Далі за ступенем вивченості йде пробою твердих та рідких діелектриків, який розглянуто у другому та третьому розділах.

    На відміну книги Г.А. Воробйова «Фізика діелектриків (область сильних полів)», у цьому посібнику значно збільшено обсяг поділу по газовому розряду. Цьому сприяла поява 1987 р. фундаментальної монографії з фізики газового розряду, виданої Ю.П. Райзер. Докладніше розглянуто питання зіткнення атомних частинок, особливості пробою газу в різних частотних діапазонах, особливості тліючого, дугового та коронного розрядів

    Всі розділи пробою твердих діелектриків переглянуті з урахуванням їх важливості з позицій сучасних теоретичних уявлень. Значно зменшено обсяг розділів, у яких викладаються теорії теплового пробою Вагнера, А.Ф. Вальтера та Н.М. Семенова, сувора теорія В.А. Фока, класичні теоріїелектричного пробою Рогівського та Іоффе та інші теорії, що представляють здебільшогоісторичний інтерес Скорочено також обсяг розділів, у кото-

    Каф. ЕІКТ ЕЛТІ

    рих викладаються квантово-механічні теорії електричного пробою твердих діелектриків ненаголошеним механізмом Зінера, Френкеля і Фаулера і квантово-механічні теорії ударним механізмом А. Хіппеля та Г. Фреліха.

    При поясненні механізму електричного пробою твердих діелектриків у літературі склалося два наукових напрямів. Більшість експериментальних даних показує, що електричний пробій твердих діелектриків обумовлений ударною іонізацією електронами. Однак у роботах Ю.М. Вершиніна та його співробітників заперечується можливість розвитку у твердих діелектриках ударної іонізації електронами. Вони підходять до пояснення механізму електричного пробою твердих діелектриків з позиції електричної перегрівної нестійкості і електронної детонації при руйнуванні твердих діелектриків. Ці питання розглядаються у окремому розділі.

    Виділено в окремий розділ та значно розширено питання пробою твердих діелектриків в області надсильних електричних полів (електричне зміцнення, електронні струми та свічення в мікронних шарах, дислокації та тріщини перед пробоєм та ін.), які не суперечать механізму електричного пробою ударною іонізацією електронами. Введені розділи по пробою діелектричних плівок та формованих МДМ-систем.

    Розглянуто деякі особливості пробою полімерних діелектриків згідно з роботами Артбауера, Старка, Гартона, С.М. Колесова. Розширено розділ електричного старіння твердих діелектриків під дією часткових розрядів згідно з даними Г.С. Кучинського та С.М. Койкова.

    Розділ пробою рідких діелектриків доповнено новими даними про розвиток розряду в рідині та вплив ультразвуку на її електричну міцність. Розглянуто особливості та закономірності впровадження електричного розрядуу твердий діелектрик, занурений у рідину.

    5.2. Діелектрики

    У 1880 р. французькі вчені-фізики П'єр і Жак Кюрі відкрили п'єзоелектричний ефект.

    П'єзоелектричний ефект полягає в наступному. Якщо з кристала кварцу (кварц-діелектрик) вирізати певним чином пластинку і помістити її між двома електродами, то при стисканні кварцової пластинки на електродах з'являться рівні за величиною, але різні за зарядами.

    Якщо змінити напрям сили, що діє на пластинку (замість того щоб стиснути кварц його будуть розтягувати), то змінюються і знаки зарядів на електродах: на тому електроді, де при стисканні виникав позитивний зарядпри розтягуванні з'явиться негативний. При цьому чим більше сила, що стискає або розтягує пластинку, тим більша і величина зарядів, що виникає на електродах.

    У ХІХ ст. були також виявлені діелектрики, які подібно до залишкової поляризації. Такі діелектрики за аналогією з терміном "магніт" назвали електретами.

    Саме характерна властивістьелектретів - здатність нести на своїх протилежних сторонахзаряди різного знаку, які можуть зберігатися протягом тривалого часу. Так, для електретів із карнаубського воску та його сумішей цей час становить роки, керамічні електрети зберігають заряд протягом двох років, електрети із полімерів мають час життя місяці.

    Пояснити цей великий експериментальний матеріал про електричні властивостідіелектриків стало можливим тоді, коли з'явилася теорія, що пояснює будову твердих тіл, зв'язок між їх структурними частинками.

    Є такі тверді тіла, які мають центри позитивних і негативних зарядівокремих атомів чи молекул збігаються.

    Якщо такі речовини помістити в електричне поле, виникає «електрична деформація» структурних частинок, тобто. електричне поле зміщує електричні заряди, що входять до складу діелектрика, від тих положень, які вони займали без поля. Так, наприклад, якщо діелектрик складається з нейтральних атомів, то в присутності їхнього поля електронні оболонкизміщуються щодо позитивно заряджених ядер. Якщо кристалічні гратитвердого тіла складається з позитивно і негативно заряджених іонів, наприклад, грати NaCl, то в електричному полі іони рівних знаків зміщуються відносно один одного. В результаті пружного зміщення кожної пари зарядів утворюється система, що має деякий додатковий момент p=ql, а весь діелектрик поляризується.

    Поляризація діелектрика чисельно характеризується дипольним моментом одиниці об'єму Р, який дорівнює творучисла елементарних диполів N, що містять в одиниці об'єму речовини, на величину моменту елементарного диполя.

    Крім неполярних діелектриків, існує великий клас діелектриків, молекула яких і за відсутності зовнішнього електричного поля мають дипольний момент. Постійний дипольний момент можуть мати багато молекул, у яких центри симетрії складових позитивних і негативних зарядів їх не збігаються один з одним. Типовими представниками полярного твердого діелектрика є лід, тверда соляна кислота, органічне скло та ін.

    При поміщенні полярного діелектрика в електричне поле відбувається орієнтація полярних молекул так, щоб їх осі збігалися з напрямом ліній напруженості електричного поля. Однак тепловий рух частинок речовини перешкоджає такій орієнтації. Внаслідок дії поля та теплового рухувстановлюється рівноважний стан, у якому полярні молекули набувають у середньому деяку спрямовану орієнтацію, а весь діелектрик завдяки цьому набуває дипольний момент у бік поля, тобто. поляризується.

    Розглянутий вид поляризації називають орієнтаційною чи дипольною. У цьому виді поляризації, на відміну поляризації зміщення, істотну роль грає температура діелектрика.

    Діелектрична проникність полярних діелектриків більша, ніж у неполярних, тому що у них по суті спостерігаються обидва види поляризації: орієнтаційна та пружна поляризація усунення.

    Якщо зовнішнє поле прибрати, то полярні та неполярні діелектрики деполяризуються, тобто. поляризація їх практично зникає.

    Існує третій тип діелектриків, у яких спостерігається мимовільна поляризація. У цьому випадку всередині діелектрика, без будь-якого впливу зовнішнього поля, спонтанно виникають однорідно поляризовані області, так звані домени. За відсутності зовнішнього поля напрями дипольних моментів областей різні. При накладанні поля відбувається «орієнтація» доменів і весь діелектрик поляризується. Оскільки кожен домен має великий дипольний момент, то діелектрична проникністьтаких діелектриків зазвичай дуже велика, близько 104. діелектрики такого типу називають сегнетоелектриками.

    Сегнетоелектрики відрізняються від інших діелектриків поруч специфічних властивостей.

    Якщо у полярних та неполярних діелектриків дипольний момент одиниці об'єму речовини пропорційний напруженості електричного поля Е, то у сегнетоелектриків така лінійна залежністьміж Р та Є існує лише у слабких полях (рис 30). При збільшенні напруженості поля дипольний момент Р зростає відповідно до кривої АВ, а за деякого значення Е зміна дипольного моменту припиняється. Цей стан називають насиченням. У стані насичення всі домени сегнетоелектрика розташовуються вздовж поля, і подальше збільшення поля Е не призводить до збільшення поляризації. Якщо після цього почати зменшувати величину напруженості поля до нуля, то поляризація кристала буде змінюватися не по початковій кривій ВВ, а по кривій ВD і при напруженості поля, що дорівнює нулю, кристал залишиться поляризованим.

    Таке явище називається діелектричним гістерезисом. Величину поляризації, що визначається відрізком ОD при Е=0, називають залишковою поляризацією.

    Таким чином, залежність поляризації від напруженості змінного електричного поля для сегнетоелектриків описується кривою BDFLHB, яка називається петлею гістерезису. По петлі гістерези можна визначити величину спонтанної поляризації.

    Однак при збільшенні температури властивості сегнетоелектриків змінюються і при деякій температурі, яка називається температурою Кюрі, відбувається зникнення спонтанної поляризації.

    Сегнетоэлектрики застосовують під час виготовлення лазерів й у запам'ятовуючих пристроях електронно-обчислювальних машин.


    І турмаліну. З численних кристалографічних модифікацій кварцу як п'єзо-електрик використовується найчастіше низькотемпературний а-кварц, стійкий до температури 573°С. П'єзоелектричні та піроелектричні властивості кристалів використовуються в техніці вже багато років. Одне із застосувань п'єзо-електриків відоме буквально кожному. Це звукознімач у наших програвачах, які...

    Тільки якщо, наприклад, нагріти кристал так, щоб він почав плавитися. Порядок, закономірність, періодичність, симетрія розташування атомів – ось що характерно для кристалів. У всіх кристалах, у всі твердих речовинахчастинки розташовані правильним, чітким строєм, вибудовані симетричним, правильним візерунком, що повторюється. Поки є цей порядок, існує тверде тіло, кристал. Порушено...

    Температурні коливання або з підвищенням концентрації речовини в розчині або газі, що призводить до збільшення ймовірності зустрічі частинок один з одним, тобто до виникнення зародків. Таким чином, зростання кристалів можна розглядати як процес, за допомогою якого дрібні кристалічні частки- Зародки - досягають макроскопічних розмірів. Причому кристалізація протікає не в...

    З цього можна зробити висновок, що факт наявності колоїдних виділень у синій солі та їх розміри, отримані методом оптичної спектроскопії, підтверджені прямим спостереженням поверхні сколів в атомно-силовому мікроскопі. Таким чином, в результаті вивчення оптичного поглинання галитів можна зробити наступні висновки. У безбарвних зразках якісь центри фарбування відсутні. У синіх...

    Діелектрик – це матеріал чи речовина, яка практично не пропускає електричний струм. Така провідність виходить внаслідок невеликої кількості електронів та іонів. Дані частинки утворюються в матеріалі, що не проводить електричний струм, тільки при досягненні високих температурних властивостей. Про те, що таке діелектрик і йтиметься у цій статті.

    Опис

    Кожен електронний або радіотехнічний провідник, напівпровідник або заряджений діелектрик пропускає через себе електричний струм, але особливість діелектрика в тому, що в ньому навіть при високій напрузі понад 550 буде протікати струм малої величини. Електричний струм у діелектриці - це рух заряджених частинок у певному напрямку (може бути позитивним та негативним).

    Види струмів

    В основі електропровідності діелектриків лежать:

    • Абсорбційні струми - струм, який протікає в діелектриці при постійному струмідо тих пір, поки не досягне стану рівноваги, змінюючи напрямок при включенні та подачі на нього напруги та при відключенні. При змінному струмі напруженість у діелектриці буде присутня в ньому весь час, поки перебуває в дії електричного поля.
    • Електронна електропровідність – переміщення електронів під дією поля.
    • Іонна електропровідність - це рух іонів. Знаходиться в розчинах електролітів - солі, кислоти, луг, а також у багатьох діелектриках.
    • Моліонна електропровідність - рух заряджених частинок, які називають моліонами. Знаходиться в колоїдних системах, емульсіях та суспензіях. Явище руху моліонів в електричному полі називається електрофорез.

    Класифікують за агрегатного стануі хімічної природи. Перші діляться на тверді, рідинні, газоподібні та твердіють. За хімічною природою поділяються на органіку, неорганіку та елементоорганічні матеріали.

    За агрегатним станом:

    • Електропровідність газів.У газоподібних речовиндосить мала провідність струму. Він може виникати за наявності вільних заряджених частинок, що з'являється через вплив зовнішніх та внутрішніх, електронних та іонних факторів: випромінювання рентгену та радіоактивного виду, зіткнення молекул та заряджених частинок, теплові фактори.
    • Електропровідність рідкого діелектрика.Чинники залежності: структура молекули, температура, домішки, наявність великих зарядів електронів та іонів. Електропровідність рідких діелектриків багато в чому залежить від наявності вологи та домішок. Провідність електрики полярних речовин створюється за допомогою рідини з дисоційованими іонами. При порівнянні полярних та неполярних рідин, явну перевагу у провідності мають перші. Якщо очистити рідину від домішок, це посприяє зменшенню її властивостей. При зростанні провідності та її температури виникає зменшення її в'язкості, що призводить до збільшення рухливості іонів.
    • Тверді діелектрики.Їхня електропровідність обумовлюється як переміщення заряджених частинок діелектрика та домішок. У сильних поляхелектричного струму виявляється електропровідність.

    Фізичні властивості діелектриків

    При питомому опорі матеріалу, що дорівнює менше 10-5 Ом*м, їх можна віднести до провідників. Якщо більше 108 Ом*м – до діелектриків. Можливі випадки, коли питомий опірбуде у рази більше опору провідника. В інтервалі 10-5-108 Ом*м знаходиться напівпровідник. Металевий матеріал – відмінний провідник електричного струму.

    З усієї таблиці Менделєєва лише 25 елементів ставляться до неметалів, причому 12 їх, можливо, будуть із властивостями напівпровідника. Але, зрозуміло, крім речовин таблиці, існує ще безліч сплавів, композицій або хімічних сполукіз властивістю провідника, напівпровідника чи діелектрика. Виходячи з цього, важко провести певну межу значень різних речовинз їхніми опорами. Наприклад, при зниженому температурному факторі напівпровідник поводитиметься подібно до діелектрика.

    Застосування

    Використання матеріалів, що не проводять електричний струм, дуже широке, адже це один з популярно використовуваних класів електротехнічних компонентів. Стало досить ясно, що їх можна застосовувати завдяки властивостям в активному та пасивному вигляді.

    У пасивному вигляді властивості діелектриків використовують для застосування в електроізоляційному матеріалі.

    У активному виглядівони використовуються в сегнетоелектриці, а також у матеріалах для випромінювачів лазерної техніки.

    Основні діелектрики

    До видів, що часто зустрічаються, відносяться:

    • Скло.
    • Гума.
    • Нафта.
    • Асфальт.
    • Порцеляна.
    • Кварц.
    • Повітря.
    • Діамант.
    • Чиста вода.
    • Пластмаса.

    Що таке діелектрик рідкий?

    Поляризація цього виду відбувається у полі електричного струму. Рідинні струмопровідні речовини використовуються в техніці для заливки або просочування матеріалів. Є 3 класи рідких діелектриків:

    Нафтові олії - є слабов'язкими і переважно неполярними. Їх часто використовують у високовольтних апаратурах: високовольтні води. - це неполярний діелектрик. Кабельне масло знайшло застосування у просоченні ізоляційно-паперових проводів з напругою на них до 40 кВ, а також покриттів на основі металу зі струмом більше 120 кВ. Олія трансформаторна в порівнянні з конденсаторною має більш чисту структуру. Цей виддіелектрика отримав широке поширенняу виробництві, незважаючи на велику собівартість у порівнянні з аналоговими речовинами та матеріалами.

    Що таке синтетичний діелектрик? В даний час практично скрізь він заборонений через високу токсичність, тому що виробляється на основі хлорованого вуглецю. А рідкий діелектрик, в основі якого органічний кремній, є безпечним і екологічно чистим. Цей вид не викликає металевої іржі і має властивості малої гігроскопічності. Існує розріджений діелектрик, що містить фторорганічну сполуку, яка особливо популярна через свою негорючість, термічних властивостейта окисної стабільності.

    І останній вигляд, це рослинні олії. Вони є слабо полярними діелектриками, до них відносяться лляне, рицинова, тунгове, конопляне. Касторове масло є сильно нагрівається і застосовується в паперових конденсаторах. Інші масла - випаровуються. Випарювання у них обумовлюється не природним випаром, а хімічною реакцієюпід назвою полімеризація. Активно застосовується в емалях та фарбах.

    Висновок

    У статті докладно було розглянуто, що таке діелектрик. Були згадані різні видита їх властивості. Звичайно, щоб зрозуміти всю тонкість їх характеристик, доведеться більш поглиблено вивчити розділ фізики про них.

    ДІЕЛЕКТРИЧНІ ТІЛА

    ДІЕЛЕКТРИЧНІ ТІЛА

    інакше ізолятори, тобто тіла, що не проводять електрики, не провідник.

    Повний словник іноземних слів, що увійшли у вжиток російською мовою., 1907 .

    ДІЕЛЕКТРИЧНІ ТІЛА

    непровідні електроенергії, ізолятори.

    , 1907 .

    ІЗОЛЯТОРИ АБО ДІЕЛЕКТРИЧНІ ТІЛА

    взагалі всі тіла, що погано проводять електрику і служать для ізолювання провідників; зокрема цим іменем називаються скляні або порцелянові склянки, упот. на телеграфної лініїдля ізолювання дроту у місцях прикріплення його до стовпів.

    Словник іноземних слів, що у складі російської.- Павленков Ф., 1907 .


    Дивитися що таке "ДІЕЛЕКТРИЧНІ ТІЛА" в інших словниках:

      Назва, дана Майклом Фарадеєм тілам, які не проводять або інакше погано проводять електрику, як, напр., повітря, скло, різні смоли, сірка і т. д. Подібні тіла називаються також ізоляторами. До досліджень Фарадея, зроблених у 30 років.

      Назва, дана Михайлом Фарадеєм тілам не проводили, інакше, що погано проводять електрику, як, напр., повітря, скло, різні смоли, сірка і т. д. Подібні тіла називаються також ізоляторами. До досліджень Фарадея, виготовлених у 30 х… Енциклопедія Брокгауза та Єфрона

      Погані провідники електрики і тому використовуються для ізолювання провідників. Словник іншомовних слів, що увійшли до складу російської мови. Чудінов А.Н., 1910. ІЗОЛЯТОРИ АБО ДІЕЛЕКТРИЧНІ ТІЛА взагалі всі тіла, що погано проводять… Словник іноземних слів російської мови

      Речовини, що погано проводять електричний струм. Термін "Д." (від грец. diá через і англ. electric електричний) введений М. Фарадеєм для позначення речовин, через які проникають електричні поля. У будь-якій речовині, … Велика радянська енциклопедія

      УЛЬТРАКОРОТКІ ХВИЛІ- були вперше застосовані у терапії Шліпгаке (Schliephake). Змінні струми, що застосовуються в діатермії, характеризуються частотою від 800 000 до 1 млн. коливань в секунду при довжині хвилі в 300 400 м. У наст, час в терапію введені струми з частотою в 10 … Велика медична енциклопедія

      електричний- 3.45 електричний [електронний, програмований електронний]; Е/Е/РЕ (electrical/electronic/ programmable electronic; Е/Е/РЕ) заснований на електричній та/або електронній, та/або програмованій електронної технології. Джерело … Словник-довідник термінів нормативно-технічної документації

      Енциклопедичний словникФ.А. Брокгауза та І.А. Єфрона

      Один із відділів вчення про електричних явищ, що містить у собі дослідження розподілу електрики, за умови рівноваги його, на тілах та визначення тих електричних силякі виникають при цьому. Підставу Е. поклали роботи. Енциклопедичний словник Ф.А. Брокгауза та І.А. Єфрона

      Класична електродинаміка … Вікіпедія

      Класична електродинаміка Магнітне поле соленоїда Електрика Магнетизм Електростатика Закон Кулону … Вікіпедія

    Книги

    • Фізика твердого тіла для інженерів Навчальний посібник Гриф УМО вузів Росії, Гуртов Валерій Олексійович. Навчальний посібник є систематизованим і доступним викладом курсу фізики. твердого тіла, Що містить основні елементи фізики конденсованого стану та її застосування для...
    • Фундаментальні основи процесів хімічного осадження плівок та структур для наноелектроніки, Колектив авторів. У монографії представлені результати розвитку процесів хімічного осадження з газової фази металевих та діелектричних плівок з використанням нетрадиційних летких вихідних…