Что такое диэлектрик и какими свойствами он обладает. Как используются диэлектрические материалы в современной технике. Какие виды диэлектриков существуют и чем они отличаются. Каковы основные характеристики и параметры диэлектриков.
Что такое диэлектрик и каковы его основные свойства
Диэлектрик — это вещество, которое плохо проводит электрический ток и обладает способностью к поляризации во внешнем электрическом поле. Основные свойства диэлектриков:
- Высокое удельное электрическое сопротивление (более 10^8 Ом·м)
- Способность к поляризации под действием электрического поля
- Низкая концентрация свободных носителей заряда (менее 10^8 см^-3)
- Широкая запрещенная зона (более 3 эВ) с точки зрения зонной теории
Диэлектрики являются антиподом проводников и используются в качестве изоляторов в электротехнике и электронике. В отличие от металлов, в диэлектриках отсутствуют свободные электроны, способные создавать электрический ток.
Виды диэлектрических материалов и их особенности
Существует несколько основных видов диэлектриков:
Газообразные диэлектрики
К ним относятся различные газы — воздух, азот, элегаз и др. Они обладают наименьшей диэлектрической проницаемостью, близкой к 1. Используются в качестве изоляции в трансформаторах, конденсаторах, линиях электропередач.
Жидкие диэлектрики
Это различные минеральные и синтетические масла, кремнийорганические жидкости. Имеют диэлектрическую проницаемость 2-5. Применяются для заполнения силовых трансформаторов, кабелей, конденсаторов.
Твердые органические диэлектрики
К ним относятся различные полимерные материалы — полиэтилен, фторопласт, полистирол и др. Обладают хорошими изоляционными свойствами и технологичностью. Широко используются в кабельной технике, радиоэлектронике.
Твердые неорганические диэлектрики
Это керамика, стекло, слюда и другие минеральные диэлектрики. Отличаются высокой нагревостойкостью и механической прочностью. Применяются в высоковольтной и высокочастотной технике.
Основные электрические характеристики диэлектриков
Важнейшими параметрами, характеризующими свойства диэлектриков, являются:
- Удельное объемное сопротивление (Ом·м)
- Диэлектрическая проницаемость
- Тангенс угла диэлектрических потерь
- Электрическая прочность (В/м)
Эти характеристики определяют поведение диэлектрика в электрическом поле и его способность выполнять изолирующие функции.
Явление поляризации диэлектриков
Поляризация — это смещение связанных зарядов в диэлектрике под действием внешнего электрического поля. Существует несколько механизмов поляризации:
- Электронная поляризация — смещение электронных оболочек атомов
- Ионная поляризация — смещение ионов в кристаллической решетке
- Дипольная поляризация — ориентация полярных молекул
- Миграционная поляризация — перемещение свободных зарядов
Поляризация приводит к ослаблению внешнего поля внутри диэлектрика и возникновению поляризационных зарядов на его поверхности.
Применение диэлектриков в технике
Диэлектрические материалы широко используются в различных областях техники:
- Электрическая изоляция проводов, кабелей, обмоток электрических машин
- Изготовление конденсаторов и других электронных компонентов
- Создание изоляторов в высоковольтной технике
- Производство печатных плат для электронной аппаратуры
- Изготовление оптических волокон для передачи информации
Правильный выбор диэлектрика позволяет обеспечить надежную работу электротехнических и электронных устройств.
Диэлектрические потери и пробой диэлектриков
При работе в переменном электрическом поле в диэлектриках возникают диэлектрические потери энергии, обусловленные различными механизмами:
- Потери на электропроводность
- Релаксационные потери
- Резонансные потери
- Ионизационные потери
Диэлектрические потери приводят к нагреву изоляции и снижению ее электрической прочности. При превышении определенной напряженности поля происходит пробой диэлектрика — резкое увеличение его проводимости.
Активные свойства некоторых диэлектриков
Ряд диэлектрических материалов обладает особыми активными свойствами:
- Пьезоэлектрики — генерируют электрический заряд при деформации
- Сегнетоэлектрики — обладают спонтанной поляризацией
- Электреты — способны длительно сохранять поляризованное состояние
- Пироэлектрики — изменяют поляризацию при нагреве/охлаждении
Эти материалы находят применение в различных датчиках, преобразователях, устройствах памяти и других приборах.
Методы исследования свойств диэлектриков
Для изучения характеристик диэлектрических материалов применяются различные методы:
- Измерение электрического сопротивления и проводимости
- Определение диэлектрической проницаемости и тангенса угла потерь
- Исследование электрической прочности
- Термический анализ
- Спектроскопические методы
- Микроскопия и рентгеноструктурный анализ
Комплексное исследование позволяет получить полную информацию о структуре и свойствах диэлектриков для их эффективного применения.
Диэлектрик | это… Что такое Диэлектрик?
Иное название этого понятия — «изолятор»; см. также другие значения.
Диэлектрик (изолятор) — вещество, плохо проводящее электрический ток. Концентрация свободных носителей заряда в диэлектрике не превышает 10
Содержание
|
Физические свойства
Условно к проводникам относят материалы с удельным электрическим сопротивлением ρ < 10−5 Ом·м, а к диэлектрикам — материалы, у которых ρ > 108 Ом·м.
При этом надо заметить, что удельное сопротивление хороших проводников может составлять всего 10−8 Ом·м, а у лучших диэлектриков превосходить 1016 Ом·м. Удельное сопротивление полупроводников в зависимости от строения и состава материалов, а также от условий их эксплуатации может изменяться в пределах 10−5—108 Ом·м. Хорошими проводниками электрического тока являются металлы. Из 105 химических элементов лишь двадцать пять являются неметаллами, причём двенадцать элементов могут проявлять полупроводниковые свойства. Но кроме элементарных веществ существуют тысячи химических соединений, сплавов или композиций со свойствами проводников, полупроводников или диэлектриков. Чёткую границу между значениями удельного сопротивления различных классов материалов провести достаточно сложно. Например, многие полупроводники при низких температурах ведут себя подобно диэлектрикам. В то же время диэлектрики при сильном нагревании могут проявлять свойства полупроводников.
Качественное различие состоит в том, что для металлов проводящее состояние является основным, а для полупроводников и диэлектриков — возбуждённым.
Развитие радиотехники потребовало создания материалов, в которых специфические высокочастотные свойства сочетаются с необходимыми физико-механическими параметрами. Такие материалы называют высокочастотными. Для понимания электрических, магнитных и механических свойств материалов, а также причин старения нужны знания их химического и фазового состава, атомной структуры и структурных дефектов.
Удельное сопротивление деионизированной воды (см. также: бидистиллят) — 10-20 МОм·см.
Параметры
Физическим параметром, который характеризует диэлектрик, является диэлектрическая проницаемость. Диэлектрическая проницаемость может иметь дисперсию.
Примеры
К диэлектрикам относятся воздух и другие газы, стёкла, различные смолы, пластмассы, многие виды резины.
Ряд диэлектриков проявляют интересные физические свойства.
К ним относятся электреты, пьезоэлектрики, пироэлектрики, сегнетоэластики, сегнетоэлектрики, релаксоры и сегнетомагнетики.
Использование
При применении диэлектриков — одного из наиболее обширных классов электротехнических материалов — довольно четко определилась необходимость использования как пассивных, так и активных свойств этих материалов.
Диэлектрики используются не только как изоляционные материалы.
Пассивные свойства диэлектриков
Пассивные свойства диэлектрических материалов используются, когда их применяют в качестве электроизоляционных материалов и диэлектриков конденсаторов обычных типов. Электроизоляционными материалами называют диэлектрики, которые не допускают утечки электрических зарядов, то есть с их помощью отделяют электрические цепи друг от друга или токоведущие части устройств, приборов и аппаратов от проводящих, но не токоведущих частей (от корпуса, от земли). В этих случаях диэлектрическая проницаемость материала не играет особой роли или она должна быть возможно меньшей, чтобы не вносить в схемы паразитных ёмкостей.
Если материал используется в качестве диэлектрика конденсатора определённой ёмкости и наименьших размеров, то при прочих равных условиях желательно, чтобы этот материал имел большую диэлектрическую проницаемость.
Активные свойства диэлектриков
Активными (управляемыми) диэлектриками являются сегнетоэлектрики, пьезоэлектрики, пироэлектрики, электролюминофоры, материалы для излучателей и затворов в лазерной технике, электреты и др.
См. также
- Трекингостойкость
- Материаловедение
- Кондуктометрия
Ссылки
- Электроизоляционные материалы (диэлектрики)
- Характеристики электроизоляционных материалов
Диэлектрик | это… Что такое Диэлектрик?
Иное название этого понятия — «изолятор»; см. также другие значения.
Диэлектрик (изолятор) — вещество, плохо проводящее электрический ток. Концентрация свободных носителей заряда в диэлектрике не превышает 10 8 см−3. Основное свойство диэлектрика состоит в способности поляризоваться во внешнем электрическом поле.
С точки зрения зонной теории твёрдого тела диэлектрик — вещество с шириной запрещённой зоны больше 3 эВ.
Содержание
|
Физические свойства
Условно к проводникам относят материалы с удельным электрическим сопротивлением ρ < 10−5 Ом·м, а к диэлектрикам — материалы, у которых ρ > 108 Ом·м. При этом надо заметить, что удельное сопротивление хороших проводников может составлять всего 10−8 Ом·м, а у лучших диэлектриков превосходить 1016 Ом·м. Удельное сопротивление полупроводников в зависимости от строения и состава материалов, а также от условий их эксплуатации может изменяться в пределах 10−5—108 Ом·м. Хорошими проводниками электрического тока являются металлы.
Из 105 химических элементов лишь двадцать пять являются неметаллами, причём двенадцать элементов могут проявлять полупроводниковые свойства. Но кроме элементарных веществ существуют тысячи химических соединений, сплавов или композиций со свойствами проводников, полупроводников или диэлектриков. Чёткую границу между значениями удельного сопротивления различных классов материалов провести достаточно сложно. Например, многие полупроводники при низких температурах ведут себя подобно диэлектрикам. В то же время диэлектрики при сильном нагревании могут проявлять свойства полупроводников. Качественное различие состоит в том, что для металлов проводящее состояние является основным, а для полупроводников и диэлектриков — возбуждённым.
Развитие радиотехники потребовало создания материалов, в которых специфические высокочастотные свойства сочетаются с необходимыми физико-механическими параметрами. Такие материалы называют высокочастотными. Для понимания электрических, магнитных и механических свойств материалов, а также причин старения нужны знания их химического и фазового состава, атомной структуры и структурных дефектов.
Удельное сопротивление деионизированной воды (см. также: бидистиллят) — 10-20 МОм·см.
Параметры
Физическим параметром, который характеризует диэлектрик, является диэлектрическая проницаемость. Диэлектрическая проницаемость может иметь дисперсию.
Примеры
К диэлектрикам относятся воздух и другие газы, стёкла, различные смолы, пластмассы, многие виды резины.
Ряд диэлектриков проявляют интересные физические свойства. К ним относятся электреты, пьезоэлектрики, пироэлектрики, сегнетоэластики, сегнетоэлектрики, релаксоры и сегнетомагнетики.
Использование
При применении диэлектриков — одного из наиболее обширных классов электротехнических материалов — довольно четко определилась необходимость использования как пассивных, так и активных свойств этих материалов.
Диэлектрики используются не только как изоляционные материалы.
Пассивные свойства диэлектриков
Пассивные свойства диэлектрических материалов используются, когда их применяют в качестве электроизоляционных материалов и диэлектриков конденсаторов обычных типов.
Электроизоляционными материалами называют диэлектрики, которые не допускают утечки электрических зарядов, то есть с их помощью отделяют электрические цепи друг от друга или токоведущие части устройств, приборов и аппаратов от проводящих, но не токоведущих частей (от корпуса, от земли). В этих случаях диэлектрическая проницаемость материала не играет особой роли или она должна быть возможно меньшей, чтобы не вносить в схемы паразитных ёмкостей. Если материал используется в качестве диэлектрика конденсатора определённой ёмкости и наименьших размеров, то при прочих равных условиях желательно, чтобы этот материал имел большую диэлектрическую проницаемость.
Активные свойства диэлектриков
Активными (управляемыми) диэлектриками являются сегнетоэлектрики, пьезоэлектрики, пироэлектрики, электролюминофоры, материалы для излучателей и затворов в лазерной технике, электреты и др.
См. также
- Трекингостойкость
- Материаловедение
- Кондуктометрия
Ссылки
- Электроизоляционные материалы (диэлектрики)
- Характеристики электроизоляционных материалов
Значение, определение, применение и часто задаваемые вопросы
Диэлектрик — это материал, обладающий изолирующими свойствами.
Это вещество, которое обладает способностью передавать электрическую силу без проводимости.
Мы видим много видов электрических и поляризованных материалов, которые обладают каким-то комбинированным свойством. Читая эту статью, вы столкнетесь со многими терминами, связанными с диэлектриком и его применением в современных жизненных ситуациях. Вы также познакомитесь с безразмерными величинами и числами, описывающими поведение электрических изоляторов под действием электрического поля. Итак, прыгаем вниз!
Что такое диэлектрик?
В приведенном выше тексте мы поняли, как определить диэлектрик, т. Е. Диэлектрик, также известный как диэлектрический материал, является электрическим изолятором. Когда на него действует внешнее электрическое поле, он поляризуется. Кроме того, они очень плохие проводники электричества.
Теперь определим диэлектрическую проницаемость:
Диэлектрическая проницаемость – это отношение диэлектрической проницаемости вещества к диэлектрической проницаемости свободного пространства.
Далее, это выражается в степени, в которой какой-либо элемент напрягается электрическим потоком. Это становится электрическим эквивалентом относительной магнитной проницаемости.
Что такое диэлектрический материал? Диэлектрическая частица является изолятором.
Итак, что такое определение диэлектрика?
Обратите внимание:
Электрические заряды не проходят через материалы, поскольку они реагируют, когда подвергаются воздействию электрического проводника; однако они смещаются со своего положения и значения, что приводит к диэлектрической поляризации. Поскольку материал поляризован, положительные заряды смещаются в сторону поля, а отрицательные заряды удаляются от поля.
Например, если поле движется по оси x, отрицательные заряды направляются к отрицательной оси x. Это, в свою очередь, создает внутреннее электрическое поле, которое минимизирует общую площадь внутри диэлектрика. В случае, если диэлектрик имеет молекулы со слабой связью, они будут не только поляризоваться, но и переориентироваться, что позволит выровнять оси симметрии относительно поля.
Понятие диэлектрической проницаемости
С ростом диэлектрической проницаемости резко возрастает плотность электрического потока. Однако остальные факторы не меняются. Это позволяет элементу из материала любого размера, например, металлическим пластинам, поддерживать электрический заряд в течение длительного периода времени, тем самым удерживая значительное количество заряда. Кроме того, вещества, обладающие высокой диэлектрической проницаемостью, применяются для создания высокоценных конденсаторов.
Вы не можете желать высокой диэлектрической проницаемости из-за его собственных свойств. Честно говоря, эти вещества будут разрушаться более естественным образом, когда они находятся под воздействием сильного электрического поля. Это не похоже на случай с материалами, имеющими низкую диэлектрическую проницаемость.
Например, сухой воздух обладает низкой диэлектрической проницаемостью; однако это лучший пример диэлектрических материалов для конденсаторов.
Таким образом, он широко используется в мощных радиочастотных передатчиках. В случае если воздух внутри наткнется на пробой диэлектрика, все равно последствия не фатальные и временные. Если снять избыточное электрическое поле, воздух возвращается в свое нормальное состояние. Существуют также определенные твердые диэлектрические вещества, такие как стекло и полиэтилен, которые могут выдержать необратимые повреждения.
Что такое диэлектрический материал?
Мы знаем, что диэлектрическая проницаемость представляет собой отношение емкости, индуцированной двумя металлическими пластинами в присутствии изолятора, к емкости того же места с вакуумом или воздухом.
Когда материал используется для любой изоляции, необходимо иметь низкую диэлектрическую проницаемость.
Формула диэлектрической проницаемости выглядит следующим образом:
\[k=\frac{C\epsilon _0A}{d}\]and\[k=\frac{C_0}{C}\]
(изображение будет скоро выложу)
Здесь:
C = емкость, используемая в материале в качестве диэлектрического конденсатора
C0 = емкость, когда вакуум используется в качестве диэлектрика
T = толщина образца
A = площадь пластины
ε0 = диэлектрическая проницаемость свободного пространства (8,85 x 10⁻¹² Ф/м, т.
е. фарад на метр)
Применение диэлектрической проницаемости
Это явление электрических свойств является безразмерным измерением. Стандартными тестами для измерения диэлектрических пластмасс являются ICE 60250, ASTM D150 и еще несколько методов.
Эти методы включают:
Сначала образец помещается между двумя металлическими пластинами. Здесь берется значение емкости. Затем значение снова измеряется без образца между двумя электродами. Диэлектрическая проницаемость есть не что иное, как просто значение их отношений.
Здесь тест может применяться в диапазоне значений частоты, фактически в диапазоне 10 Гц и 2 МГц.
Образец здесь должен быть больше и плоский, чем круглый электрод диаметром 50 мм.
Диэлектрический материал используется для разделения проводящих пластин конденсатора.
Этот изоляционный материал в значительной степени определяет свойства компонента. Диэлектрическая проницаемость материала определяет количество электричества, которое конденсатор может накапливать при подаче напряжения.
Диэлектрический материал поляризуется под воздействием электрического поля. Когда возникает поляризация, мощная электрическая площадь уменьшается. Поскольку диэлектрическая проницаемость материала зависит от частоты и температуры, диэлектрическая проницаемость обычно задается в конкретных условиях, как правило, на низких частотах. Более того, диэлектрическая проницаемость материала обычно дается относительно диэлектрической проницаемости свободного пространства. 9Определение 0003
в кембриджском словаре английского языка
Переводы слова dielectric
絕緣的, 介電質，絕緣體…
Подробнее
на китайском (упрощенном)
绝缘的, 介电质，绝缘体…
Узнать больше
Нужен переводчик?
Получите быстрый бесплатный перевод!
Обзор
диегезы
диегезис
диетический
живучи
диэлектрик
диэлектрическая постоянная БЕТА
промежуточный мозг БЕТА
дирезы
диерез
Проверьте свой словарный запас с помощью наших веселых викторин по картинкам
- {{randomImageQuizHook.
copyright1}} - {{randomImageQuizHook.copyright2}}
copyright1}}Авторы изображений
Попробуйте пройти тест
Слово дня
Вторник на масляной неделе
Великобритания
/ˌmɑː.di ˈɡrɑː/
НАС
Ваш браузер не поддерживает аудио HTML5
/ˌmɑːr.di ˈɡrɑː/
за день до начала Великого поста, который отмечается в некоторых странах с большим количеством музыки, красочными костюмами и танцами на улицах
Об этом
Блог
Это то, что есть: язык принятия
