Какие вещества называют диэлектриками: 3. Какие заряды называют связанными? Какие вещества называют диэлектриками? Приведите примеры диэлектриков.

Содержание

Какие вещества называют проводниками?

Б. Вещества, имеющие свободные заряды.

 

Какие вещества называют диэлектриками?

А. Вещества, имеющие связанные заряды.

Назовите основную характеристику материала проводника?

Б. Удельное сопротивление.

Назовите основную характеристику диэлектрика?

А. Диэлектрическая проницаемость.

Что такое удельное сопротивление?

В. Сопротивление проводника длиной 1 м с площадью поперечного сечения, равной 1 м2.

Что такое электропроводность проводника?

Б. Величина, обратно пропорциональная сопротивлению проводника.

 

Что такое удельная электропроводность?

В. Величина, обратно пропорциональная удельному сопротивлению проводника.

В каких единицах измеряется сопротивление проводника?

Б. Ом.

В каких единицах измеряется удельное сопротивление проводника?

Б. Ом.метр.

В каких единицах измеряется электропроводность?

А. Сименс.

В каких единицах измеряется удельная электропроводность?

В. Сименс/м.

Что такое диэлектрическая проницаемость?

В. Отношение напряженности электрического поля в вакууме к напряженности электрического поля в диэлектрике.

Что называется напряженностью электрического поля?

В. Сила, действующая на единичный заряд.

Как направлена напряженность электрического поля?

Б. От положительного заряда к отрицательному заряду.

Что происходит в проводнике, помещенном в электрическое поле?

Б. Положительные электрические заряды двигаются по напряженности электрического поля.

Как направлено собственное поле проводника, помещенного во внешнее электрическое поле?

Б. Собственное поле направлено против внешнего электрического поля.

Что называется электрическим диполем?

В. Система из двух равных по абсолютной величине разноименных электрических зарядов, находящихся на определенном расстоянии.

Что такое дипольный момент?

В. Произведение суммы зарядов диполя на расстояние между зарядами.

 

В каких единицах измеряется дипольный момент?

Б. Кл.м.

Как направлен дипольный момент?

В. От отрицательного заряда к положительному.

Что происходит с молекулой неполярного диэлектрика, помещенной во внешнее электрическое поле?

А. Электронное облако сдвигается по направлению напряженности внешнего электрического поля.

Что происходит с молекулой полярного диэлектрика, помещенной во внешнее электрическое поле?

 

Б. Диполь ориентируется так, что его дипольный момент направлен по напряженности внешнего поля.

Что происходит в полярном диэлектрике, помещенном во внешнее электрическое поле?

А. Вследствие ориентации молекул в диэлектрике возникает собственное электрическое поле, направленное против внешнего.

У какого диэлектрика напряженность собственного поля при поляризации больше?

 

Б. У полярного.

Что такое амплитуда колебания?

В. Наибольшее отклонение от положения равновесия.

 

 

Что определяет начальная фаза колебания?

Г. Величину смещения в любой момент времени.

 

423. Уравнение гармонических колебаний может быть записано как в виде , так и в виде . Какое из этих уравнений является верным, если начало отсчета времени соответствует положению равновесия?

Б. 2.

 

444. Вынужденные колебания возникают:

Б. Под действием любой переменной силы.

 

445. При резонансе амплитуда вынужденных колебаний:

А. Достигает максимального значения.

 

446. При отсутствии сопротивления в колебательном контуре резонанс возникает:

А. При совпадении частоты вынуждающей силы с собственной частотой контура.

 

447. Автоколебаниями называют:

А. Незатухающие колебания, существующие в системе при наличии переменного внешнего воздействия.

 

448. Примером автоколебательной системы являются:

А. Часы.

Б. Сердце.

В. Генератор электромагнитных колебаний.

Г. Все ответы правильные.

 

Расположите в порядке возрастания длины волны электромагнитные излучения разной природы: 1) Инфракрасное излучение дровяной печи. 2) Рентгеновское излучение. 3) Видимое излучение Солнца. 4) Излучение СВЧ печей.

В. 2, 3, 1, 4.

Расположите в порядке увеличения частоты следующие электромагнитные излучения: 1) радиоволны; 2) гамма-излучение; 3) видимый свет; 4) ультрафиолетовое излучение.

Б. 1, 3, 4, 2.

471. При переходе электромагнитной волны из воздуха в воду длина волны:

Б. Уменьшается.

472. При переходе электромагнитной волны из воздуха в воду частота:

В. Увеличивается.

При каком движении электрического заряда происходит излучение электромагнитных волн?

Г. При любом движении с ускорением.

Что такое электрический проводник. Какие вещества называют проводниками? Что такое электропроводность проводника

Проводники и изоляторы
Ток от источников электроэнергии подводится к потребителю по проводам. Провода, по которым идет электрический ток, называют проводниками.

Источник электрического тока, провода и потребитель образуют электрическую цепь.

На опыте можно рассмотреть, какие материалы используются в качестве проводников. Для этого нужно собрать электрическую цепь из лампочки, проводов и батареи. Если подключить медный, алюминиевый или стальной провод, лампочка горит. Если заменить металлические провода деревянными палочками или ниточкой, лампочка гаснет. Значит, не все вещества в природе могут одинаково проводить электрический ток. По некоторым он идет легко, а по другим совершенно не проходит.

Важно помнить при работе с резисторами, особенно в силовых цепях. Исследователи из Университета Кембриджа обнаружили, что материал, уже известный своими своеобразными электрическими свойствами, как представляется, ведет себя как проводник, так и изолятор одновременно. Эта находка могла бы представлять собой открытие совершенно нового класса материалов, оспаривая наше нынешнее понимание того, как ведут себя металлы.

Традиционно изоляторы, проводники и полупроводники можно разделить по размеру их так называемой запрещенной зоны, которая измеряет количество энергии, потребляемой электронами материала, прежде чем они смогут свободно двигаться через твердое тело и проводить электричество. ширину полосы, близкую к 0 эВ, полупроводники находятся в пределах приблизительно от 1 до 9 эВ, и что-либо выше обычно считается изолятором.

Вещества, которые хорошо проводят электрический ток, называют проводниками.

Хорошие проводники электрического тока все металлы, почва, вода, грифель карандаша. Тело человека также проводит электрический ток, поэтому нужно быть очень осторожным при обращении с электричеством.

Материалы, которые не проводят электрического тока, называются изоляторами. Хорошими изоляторами являются: резина, фарфор, различные смолы, пластмассы, шелк, капрон, сухое дерево. Чтобы электрический ток по проводам шел в нужном нам направлении, а не переходил на предметы, с которыми соприкасаются провода, провода покрывают изолирующей оболочкой из резины с хлопчатобумажной оплеткой или заключают в трубочку из пластмассы.

Совсем недавно были обнаружены так называемые топологические изоляторы, которые могут одновременно выступать в качестве проводников и изоляторов в зависимости от расположения электронов внутри соединения.

Более конкретно, внутренняя часть или объем материала действует как изолятор, но его поверхность является проводящей.

Однако исследовательская группа под руководством профессора Сучитра Себастьян обнаружила нечто более своеобразное и объяснительное. Оказывается, что в гексабориде материала самария сам объем может быть одновременно проводником и изолятором. Шеллаборид самария представляет собой изолятор Кондо, то есть он имеет узкую полосу зазора и, следовательно, является хорошим проводником при комнатной температуре. Однако при низких температурах ниже 50 К некоторые сложные и своеобразные взаимодействия между его электронами приводят к тому, что он ведет себя как изолятор.

Чтобы подключить провода к источнику тока и потребителю, концы провода нужно зачистить, т. е. срезать с них ножом изоляцию на 1,5—2 см с каждого конца. Проволочки зачищают до блеска и скручивают их между собой или делают маленькую петельку. Если нужно удлинить провод, то берут два провода, зачищают концы и плотно обвивают их один вокруг другого.

Место соединения покрывают изоляционной лентой.

Что такое удельная электропроводность?

Несмотря на своеобразные свойства, эти материалы, которые опираются на линию между изоляторами и проводниками, хорошо понимаются учеными-материаловедами. Загадочная вещь о гексабориде самария заключается в том, что он добавляет еще больше странности в микс. Измерение электрического сопротивления соединения указывает на то, что материал ведет себя как изолятор; однако дальнейший анализ материальной поверхности Ферми противоречит этому, что указывает на то, что материал действительно ведет себя как хороший металл.

Электрическая цепь и ее элементы
Если к источнику тока через проводники подключить приемник тока, то образуется электрическая цепь.

Ток по цепи может идти в том случае, если она не имеет разрывов. Цепь, не имеющую разрывов, называют замкнутой. Если же цепь разомкнута, то течение тока по ней прекратится. Для замыкания и размыкания цепи применяют выключатели. Примером простейшей электрической цепи является карманный фонарик.

И все же при температурах, приближающихся к абсолютному нулю, квантовые осцилляции материала продолжают все больше возрастать по мере того, как температура снижается, что противоречит как анализу Ферми, так и правилам, регулирующим обычные металлы. Ученые пока не знают, что может вызывать это необычное поведение, и предположили, что это может быть первым в новом классе материалов, который не является ни проводником, ни изолятором. Одна из гипотез заключается в том, что, поскольку материал находится прямо на край между проводником и изолятором, он может просто колебаться взад и вперед между этими двумя радикально противоположными поведением.

Источник тока (батарея) двумя проводниками (пластинками) подключен к потребителю (лампочке). Замыкает и размыкает цепь выключатель (кнопка), который помещен на корпусе фонарика.

Чертежи, на которых показаны способы соединения цепи, называют схемами. Чтобы упростить изображаемые предметы на схемах, применяют условные обозначения.

«Открытие поведения двойного металла-изолятора в одном материале имеет потенциал, чтобы опрокинуть десятилетия общепринятой мудрости относительно фундаментальной дихотомии между металлами и изоляторами», — говорит Себастьян. Рис. 2. Простая модель электронного потока.

Узнайте больше об основах электроники. Определения электроники: Электроника — это отрасль науки, которая занимается изучением потока и управления электронами и изучением их поведения и эффектов в вакууме, газах и полупроводниках, а также устройствами, использующими такие электроны.

Б. Вещества, имеющие свободные заряды.

Какие вещества называют диэлектриками?

А. Вещества, имеющие связанные заряды.

Назовите основную характеристику материала проводника?

Б. Удельное сопротивление.

Назовите основную характеристику диэлектрика?

А. Диэлектрическая проницаемость.

Что такое удельное сопротивление?

Что такое электронная схема? Схема — это структура, которая направляет и управляет электрическими токами, по-видимому, для выполнения некоторой полезной функции. Само название «схема» означает, что структура закрыта, что-то вроде цикла. Ток: заряд является мобильным и может свободно протекать в определенных материалах, называемых проводниками. Металлы и несколько других элементов и соединений являются проводниками. Материалы, которые не могут протекать, называются изоляторами. Например, воздух, стекло, большинство пластмасс и резины являются изоляторами.

В. Сопротивление проводника длиной 1 м с площадью поперечного сечения, равной 1 м 2 .

Что такое электропроводность проводника?

Б. Величина, обратно пропорциональная сопротивлению проводника.

Что такое удельная электропроводность?

В. Величина, обратно пропорциональная удельному сопротивлению проводника.

И тогда есть некоторые материалы, называемые полупроводниками, которые иногда казались хорошими проводниками, но тем более другими. Двумя такими материалами являются кремний и германий. Поток заряда называется электрическим током. Ток измеряется в амперах, для коротких замыканий.

Символы проводов. Существует множество различных представлений для основных символов проводки, и они являются наиболее распространенными. Многие из них могут быть разработаны из их положения на принципиальной схеме. Напряжение: Напряжение — это что-то вроде «давления», которое управляет электрическими зарядами через цепь. Тела с противоположными зарядами притягиваются, они усиливают друг друга, сжимая их. Величина силы пропорциональна произведению заряда на каждую массу.

В каких единицах измеряется сопротивление проводника?

В каких единицах измеряется удельное сопротивление проводника?

Б. Ом. метр.

В каких единицах измеряется электропроводность?

А. Сименс.

В каких единицах измеряется удельная электропроводность?

В. Сименс/м.

Что такое диэлектрическая проницаемость?

Что такое обвинение? Заряд может быть определен как количество несбалансированного электричества в теле и истолковано как избыток или дефицит электронов. Заряд происходит в двух формах: положительном и отрицательном. Батареи: зарядки могут быть разделены несколькими способами для создания напряжения. Аккумулятор использует химическую реакцию для получения энергии и отдельных противоположных знаковых зарядов на двух своих клеммах. Когда заряд оттягивается внешней схемой, выполняя работу и, наконец, возвращаясь на противоположный терминал, больше химических веществ в батарее реагируют на восстановление разности зарядов и напряжения.

В. Отношение напряженности электрического поля в вакууме к напряженности электрического поля в диэлектрике.

Что называется напряженностью электрического поля?

В. Сила, действующая на единичный заряд.

Как направлена напряженность электрического поля?

Б. От положительного заряда к отрицательному заряду.

Примером автоколебательной системы являются

Определенный тип используемой химической реакции определяет напряжение батареи, но для большинства коммерческих батарей напряжение составляет около 5 В на химическую секцию или ячейку. Резисторы: Резистор — это электрическое устройство, которое сопротивляется потоку электрического тока. Это пассивное устройство, используемое для управления или ограничения потока электрического тока в электрической цепи путем обеспечения сопротивления, тем самым создавая падение напряжения на устройстве. Значение резистора измеряется в омах и представлено греческой буквой омега.

Что происходит в проводнике, помещенном в электрическое поле?

Б. Положительные электрические заряды двигаются по напряженности электрического поля.

Как направлено собственное поле проводника, помещенного во внешнее электрическое поле?

Б. Собственное поле направлено против внешнего электрического поля.

Обычно резисторы имеют коричневый цилиндрический корпус с проводным проводом на каждом конце и цветные полосы, которые указывают значение резистора. Мощность: мощность — это электрическая энергия, вырабатываемая за единицу времени. Конденсаторы. Говоря простыми словами, можно сказать, что конденсатор — это устройство, используемое для хранения и высвобождения электроэнергии, как правило, в результате химического воздействия. Также упоминается как ячейка памяти, вторичная ячейка, конденсатор или аккумулятор.

Индукторы: индуктор — это электрическое устройство, которое вводит индуктивность в цепь. Индуктор — это пассивный электрический компонент, предназначенный для обеспечения индуктивности в цепи. Это в основном катушка проволоки, обернутая вокруг железного сердечника. Простейшая форма индуктора состоит из катушки провода. Индуктивность, измеренная в хенри, пропорциональна числу витков проволоки, диаметру проволочной петли и материалу или сердечнику, намотанной проволокой.

Что называется электрическим диполем?

В. Система из двух равных по абсолютной величине разноименных электрических зарядов, находящихся на определенном расстоянии.

Что такое дипольный момент?

В. Произведение суммы зарядов диполя на расстояние между зарядами.

В каких единицах измеряется дипольный момент?

Кремний: кремний, атомный номер 14 на периодической таблице, представляет собой полупроводниковый материал, из которого создаются интегральные схемы. Кремний является одним из наиболее распространенных элементов. Кремний также является полупроводниковым материалом, из которого изготавливаются практически все современные транзисторы.

Диоды: диод — это электронное устройство, которое позволяет току течь только в одном направлении. Аббревиатуры имен электронных компонентов: вот список сокращений имен электронных компонентов, широко используемых в электронной промышленности. Домашние электрические типы и правила электропроводки.

Как направлен дипольный момент?

В. От отрицательного заряда к положительному.

Что происходит с молекулой неполярного диэлектрика, помещенной во внешнее электрическое поле?

А. Электронное облако сдвигается по направлению напряженности внешнего электрического поля.

Что происходит с молекулой полярного диэлектрика, помещенной во внешнее электрическое поле?

Устройства для поверхностного монтажа или электронные компоненты для поверхностного монтажа. Современный мир не может думать, чтобы жить без электричества, потому что на каждый аспект нашей жизни влияет электричество. Например, без электричества не было бы телевидения, радио, компьютеров, видеоигр, электрического освещения, холодильников, кондиционеров и многих других вещей. В этой главе мы обсудим электричество и его нагрев и химические эффекты.

Те вещества, через которые может проходить электрический ток, называются проводниками. Проводники имеют очень низкое электрическое сопротивление. Например, серебро, медь и алюминий являются проводниками электричества. Из этих металлов серебряный металл является лучшим проводником электричества. Следует отметить, что электричество может проходить через проводники из-за наличия в них свободных электронов.

Б. Диполь ориентируется так, что его дипольный момент направлен по напряженности внешнего поля.

Что происходит в полярном диэлектрике, помещенном во внешнее электрическое поле?

А. Вследствие ориентации молекул в диэлектрике возникает собственное электрическое поле, направленное против внешнего.

У какого диэлектрика напряженность собственного поля при поляризации больше?

Как направлен дипольный момент?


Те вещества, через которые электрический ток не может пройти, называются изоляторами. Изоляторы имеют очень высокое электрическое сопротивление. Например, древесина, резина, стекло, бумага, пластик и воск являются изоляторами электричества. Изоляторы не могут проводить электричество из-за отсутствия в них свободных электронов.

Что такое диэлектрическая проницаемость?



Каммерлинг Оннес обнаружил, что определенное вещество теряет свое сопротивление при очень низкой температуре. Это явление потери электрического сопротивления веществом при его охлаждении до очень низкой температуры называется сверхпроводимостью, и называются вещества, демонстрирующие это свойство.

Б. У полярного.

Что такое амплитуда колебания?

В. Наибольшее отклонение от положения равновесия.

Что определяет начальная фаза колебания?

Г. Величину смещения в любой момент времени.

423. Уравнение гармонических колебаний может быть записано как в виде , так и в виде . Какое из этих уравнений является верным, если начало отсчета времени соответствует положению равновесия?

Что определяет начальная фаза колебания?

Очень низкая температура, ниже которой вещество становится сверхпроводником, известна как критическая температура или температура перехода. Ниже критической температуры сопротивление сверхпроводников становится равным нулю, и поэтому ток проходит через него легко. Значение критической температуры для разных металлов различно.

«Мы следуем за вещами»

Проверьте свое понимание и ответ на эти вопросы. Назовите лучший проводник электричества. Что такое сверхпроводники? Какова критическая температура?

  • Дайте 2 примера.
  • Что такое резисторы?
  • Что такое электрические изоляторы?
«Мы следим за вещами», — заявил он. Он не терпит, что важная политическая работа местных представителей повреждена. Прежде всего, это тщательное и, прежде всего, полное образование. По его мнению, это могло произойти гораздо раньше, если даже не так.

444. Вынужденные колебания возникают:

Б. Под действием любой переменной силы.

445. При резонансе амплитуда вынужденных колебаний:

А. Достигает максимального значения.

446. При отсутствии сопротивления в колебательном контуре резонанс возникает:

А. При совпадении частоты вынуждающей силы с собственной частотой контура.

447. Автоколебаниями называют:

А. Незатухающие колебания, существующие в системе при наличии переменного внешнего воздействия.

448. Примером автоколебательной системы являются:

Б. Сердце.

В. Генератор электромагнитных колебаний.

Г. Все ответы правильные.

Расположите в порядке возрастания длины волны электромагнитные излучения разной природы: 1) Инфракрасное излучение дровяной печи. 2) Рентгеновское излучение. 3) Видимое излучение Солнца. 4) Излучение СВЧ печей.

Расположите в порядке увеличения частоты следующие электромагнитные излучения: 1) радиоволны; 2) гамма-излучение; 3) видимый свет; 4) ультрафиолетовое излучение.

471. При переходе электромагнитной волны из воздуха в воду длина волны:

Б. Уменьшается.

472. При переходе электромагнитной волны из воздуха в воду частота:

В. Увеличивается.

При каком движении электрического заряда происходит излучение электромагнитных волн?

Г. При любом движении с ускорением.

Проводники и диэлектрики


Все материалы, существующие в природе, различаются своими электрическими свойствами. Таким образом, из всего многообразия физических веществ в отдельные группы выделяются диэлектрические материалы и проводники электрического тока. 

Что представляют собой проводники?

Проводник – это такой материал, особенностью которого является наличие в составе свободно передвигающихся заряженных частиц, которые распространены по всему веществу. 

Проводящими электрический ток веществами являются расплавы металлов и сами металлы, недистиллированная вода, раствор солей, влажный грунт, человеческое тело.

Металл – это самый лучший проводник электрического тока. Также и среди неметаллов есть хорошие проводники, например, углерод. 

Все, существующие в природе проводники электрического тока, характеризуются двумя свойствами:

  • показатель сопротивления;
  • показатель электропроводности.
Сопротивление возникает из-за того, что электроны при движении испытывают столкновение с атомами и ионами, которые являются своеобразным препятствием. Именно поэтому проводникам присвоена характеристика электрического сопротивления. Обратной сопротивлению величиной является электропроводность. 

Электропроводность – это характеристика (способность) физического вещества проводить ток. Поэтому свойствами надежного проводника являются низкое сопротивление потоку движущихся электронов и, следовательно, высокая электропроводность. То есть, лучший проводник характеризуется большим показателем проводимости.  

Например кабельная продукция: медный кабель обладает большей электропроводностью по сравнению с алюминиевым.

Что представляют собой диэлектрики?

Диэлектрики – это такие физические вещества, в которых при заниженных температурах отсутствуют электрические заряды. В состав таких веществ входят лишь атомы нейтрального заряда и молекулы. Заряды нейтрального атома имеют тесную связь друг с другом, поэтому лишены возможности свободного перемещения по всему веществу. 

Самым лучшим диэлектриком является газ. Другие непроводящие электрический ток материалы – это стеклянные, фарфоровые, керамические изделия, а также резина, картон, сухое дерево, смолы и пластмассы. 

Диэлектрические предметы – это изоляторы, свойства которых главным образом зависимы от состояния окружающей атмосферы. Например, при высокой влажности некоторые диэлектрические материалы частично лишаются своих свойств. 

Проводники и диэлектрики широко используются в сфере электротехники для решения различных задач. 

Например, вся кабельно-проводниковая продукция изготавливается из металлов, как правило, из меди или алюминия. Оболочка проводов и кабелей полимерная, также, как и вилках всех электрических приборов. Полимеры – отличные диэлектрики, которые не допускают пропуска заряженных частиц. 

Серебряные, золотые и платиновые изделия – очень хорошие проводники. Но их отрицательная характеристика, которая ограничивает использование, состоит в очень высокой стоимости.

Поэтому применяются такие вещества в сферах, где качество гораздо важнее цены, которая за него уплачивается (оборонная промышленность и космос). 

Медные и алюминиевые изделия также являются хорошими проводниками, при этом имеют не столь высокую стоимость. Следовательно, использование медных и алюминиевых проводов распространено повсеместно. 

Вольфрамовые и молибденовые проводники имеют менее хорошие свойства, поэтому используются в основном в лампочках накаливания и нагревательных элементах высокой температуры. Плохая электропроводность может существенно нарушить работу электросхемы. 

Диэлектрики также различаются между собой своими характеристиками и свойствами. Например, в некоторых диэлектрических материалах также присутствуют свободные электрически заряды, пусть и в небольшом количестве. Свободные заряды возникают из-за тепловых колебаний электронов, т.е. повышение температуры все-таки в некоторых случаях провоцирует отрыв электронов от ядра, что понижает изоляционные свойства материала. Некоторые изоляторы отличаются большим числом «оторванных» электронов, что говорит о плохих изоляционных свойствах. 

Самый лучший диэлектрик – полный вакуум, которого очень трудно добиться на планете Земля. 

Полностью очищенная вода также имеет высокие диэлектрические свойства, но таковой даже не существует в реальности. При этом стоит помнить, что присутствие каких-либо примесей в жидкости наделяет ее свойствами проводника. 

Главный критерий качества любого диэлектрического материала – это степень соответствия возложенным на него функциям в конкретной электрической схеме. Например, если свойства диэлектрика таковы, что утечка тока совсем незначительная и не приносит никакого ущерба работе схемы, то диэлектрик является надежным. 

Что такое полупроводник?

Промежуточное место между диэлектриками и проводниками занимают полупроводники. Главное отличие проводников заключается в зависимости степени электропроводности от температуры и количества примесей в составе. При том материалу свойственны характеристики и диэлектрика, и проводника. 

С ростом температуры электропроводность полупроводников растет, а степень сопротивления при этом падает. При понижении температуры сопротивление стремится к бесконечности. То есть, при достижении нулевой температуры полупроводники начинают вести себя как изоляторы. 

Полупроводниками являются кремний и германий.

Статья по теме: Электрический ток и его скорость

— презентация на Slide-Share.ru 🎓

1

Первый слайд презентации: Тема урока:

«Диэлектрики в электрическом поле»

Изображение слайда

2

Слайд 2: 1. В отсутствии внешнего поля частицы распределяются внутри вещества так, что создаваемое ими электрическое поле равно нулю

Изображение слайда

3

Слайд 3: 2. При наличии внешнего поля происходит перераспределение заряженных частиц, и в веществе возникает собственное электрическое поле, которое складывается из внешнего Е 0 поля и внутреннего Е /, создаваемого заряженными частицами вещества

Изображение слайда

4

Слайд 4: Какие вещества называются проводниками ?

Изображение слайда

5

Слайд 5: 3. Проводники —

вещества с наличием свободных зарядов, которые участвуют в тепловом движении и могут перемещаться по всему объёму проводника

Изображение слайда

6

Слайд 6

4. В отсутствие внешнего поля в проводнике «-» свободный заряд компенсируется «+» зарядом ионной решетки. В электрическом поле, происходит перераспределение свободных зарядов, в результате чего на его поверхности возникают нескомпенсированные «+» и «-» заряды Этот процесс называют электростатической индукцией, а появившиеся на поверхности проводника заряды – индукционными зарядами.

Изображение слайда

7

Слайд 7

Изображение слайда

8

Слайд 8: 5. Полное электростатическое поле внутри проводника равно нулю

Изображение слайда

9

Слайд 9: 6. Все внутренние области проводника, внесенного в электрическое поле, остаются электронейтральными

Изображение слайда

10

Слайд 10: 7. На этом основана электростатическая защита – чувствительные к электрическому полю приборы для исключения влияния поля помещают в металлические ящики

Изображение слайда

11

Слайд 11

Изображение слайда

12

Слайд 12: Какие вещества называются диэлектриками ?

Изображение слайда

13

Слайд 13

8. В диэлектриках (изоляторах) нет свободных электрических зарядов. Они состоят из нейтральных атомов или молекул. Заряженные частицы в нейтральном атоме связаны друг с другом и не могут перемещаться под действием электрического поля по всему объему диэлектрика.

Изображение слайда

14

Слайд 14: 9.При внесении диэлектрика во внешнее электрическое поле в нем возникает перераспределение зарядов. В результате этого на поверхности появляются избыточные нескомпенсированные связанные заряды

Изображение слайда

15

Слайд 15: 10. Связанные заряды создают электрическое поле которое внутри диэлектрика направлено противоположно вектору напряженности внешнего поля. Этот процесс называется поляризацией диэлектрика

Изображение слайда

16

Слайд 16: 11. Физическая величина, равная отношению модуля напряженности внешнего электрического поля в вакууме к модулю напряженности полного поля в однородном диэлектрике, называется диэлектрической проницаемостью вещества. ε = Е 0 / Е

Изображение слайда

17

Слайд 17: 12. Полярные диэлектрики — состоящие из молекул, у которых центры распределения «+» и «-» зарядов не совпадают

Изображение слайда

18

Слайд 18: 13. Молекулы представляют собой микроскопические электрические диполи  – нейтральную совокупность двух зарядов, равных по модулю и противоположных по знаку, расположенных на некотором расстоянии друг от друга

Изображение слайда

19

Слайд 19: 14. Примеры полярных диэлектриков:

Вода, спирт, оксид азота (4)

Изображение слайда

20

Слайд 20: 15. При внесении диэлектрика во внешнее поле возникает частичная ориентация диполей. В результате на поверхности диэлектрика появляются нескомпенсированные связанные заряды, создающие поле направленное навстречу внешнему полю

Изображение слайда

21

Слайд 21

Изображение слайда

22

Слайд 22: 16. Неполярные диэлектрики – вещества в молекулах которых центры распределения «+» и «-» зарядов совпадают

Изображение слайда

23

Слайд 23: 17. На поверхности диэлектрика появляются нескомпенсированные связанные заряды, создающие свое поле Е / направленное навстречу внешнему полю Е 0

Изображение слайда

24

Слайд 24: Поляризация неполярного диэлектрика

Изображение слайда

25

Слайд 25: 18. Примеры неполярных диэлектриков:

инертные газы, кислород, водород, бензол, полиэтилен.

Изображение слайда

26

Слайд 26: 1. Чему равно электрическое поле внутри проводника ?

А) Потенциальной энергии зарядов Б) Кинетической энергии зарядов В) нулю

Изображение слайда

27

Слайд 27: 2. Какие вещества называются диэлектриками ?

А) Это вещества, у которых заряженные частицы не могут перемещаться под действием электрического поля. Б) Это вещества, у которых заряженные частицы могут перемещаться под действием электрического поля.

Изображение слайда

28

Слайд 28: 3. Сколько видов диэлектриков вы знаете ?

А ) 1 Б) 2 В) 3 Г) 4

Изображение слайда

29

Слайд 29: 4. Что называется поляризацией ?

А) Это смещение положительных и отрицательных связанных зарядов диэлектрика в противоположные стороны Б) Это смещение положительных и отрицательных связанных зарядов диэлектрика в одну сторону В) Это расположение положительных и отрицательных зарядов диэлектрика в середине

Изображение слайда

30

Слайд 30: 5. Где сосредоточен статический заряд проводника ?

А) внутри проводника Б) На его поверхности

Изображение слайда

31

Слайд 31: 6. К полярным диэлектрикам относятся…

Изображение слайда

32

Слайд 32: 7. Как обозначается диэлектрическая проницаемость ?

Изображение слайда

33

Слайд 33

8. Неполярные диэлектрики, это диэлектрики у которых центры распределения положительных и отрицательных зарядов …

Изображение слайда

34

Слайд 34: 9. На чём основана электростатическая защита ?

А ) На том, что электрическое поле внутри проводника максимально. Б) на том, что электрического поля внутри проводника нет 9. На чём основана электростатическая защита ?

Изображение слайда

35

Слайд 35: 10. Что такое диполь ?

А) Это положительно заряженная система зарядов Б) Это отрицательно заряженная система зарядов В) Этот нейтральная система зарядов

Изображение слайда

36

Последний слайд презентации: Тема урока:

МОЛОДЦЫ !

Изображение слайда

Какие вещества относятся к диэлектрикам — MOREREMONTA

Диэле́ктрик (изолятор) (от греч. dia — через и англ. electric — электрический) — вещество (материал), относительно плохо проводящее электрический ток. Электрические свойства диэлектриков определяются их способностью к поляризации во внешнем электрическом поле. Термин введён английским физиком М. Фарадеем [1] .

Концентрация свободных носителей заряда в диэлектрике не превышает 10 8 см −3 . С точки зрения электродинамики диэлектрик — среда с малым на рассматриваемой частоте значением тангенса угла диэлектрических потерь ( t g δ ≪ 1 <displaystyle mathrm ,delta ll 1> ) [2] , в такой среде сила тока проводимости [3] много меньше силы тока смещения. Под идеальным диэлектриком понимают среду со значением t g δ = 0 <displaystyle mathrm,delta =0> , прочие диэлектрики называют реальными или диэлектриками (средами) с потерями. С точки зрения зонной теории твёрдого тела диэлектрик — вещество с шириной запрещённой зоны больше 3 эВ.

Содержание

Физические свойства [ править | править код ]

Условно к проводникам относят материалы с удельным электрическим сопротивлением ρ −5 Ом·м, а к диэлектрикам — материалы, у которых ρ > 10 8 Ом·м. При этом надо заметить, что удельное сопротивление хороших проводников может составлять всего 10 −8 Ом·м, а у лучших диэлектриков превосходить 10 16 Ом·м. Удельное сопротивление полупроводников в зависимости от строения и состава материалов, а также от условий их эксплуатации может изменяться в пределах 10 −5 —10 8 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 композитов 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 электромагнитные свойства на радиочастотах 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) — 18 МОм·см.

Параметры [ править | править код ]

Параметры диэлектриков определяют их механические (упругость, прочность, твердость, вязкость), тепловые (тепловое расширение, теплоемкость, теплопроводность), электрические (электропроводность, поляризация, поглощение энергии, электрическая прочность), магнитные, оптические свойства, а также определяют их электрический, механический, тепловой отклики на воздействие электрического поля, механического напряжения, температуры [4] .

Примеры [ править | править код ]

К диэлектрикам относятся воздух и другие газы, стёкла, различные смолы, пластмассы.

Использование [ править | править код ]

При применении диэлектриков — одного из наиболее обширных классов электротехнических материалов — довольно четко определилась необходимость использования как пассивных, так и активных свойств.

Диэлектрики используются не только как изоляционные материалы.

Пассивные свойства [ править | править код ]

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 [ править | править код ]

Активными (управляемыми) диэлектриками являются сегнетоэлектрики, пьезоэлектрики, пироэлектрики, электролюминофоры, материалы для излучателей и затворов в лазерной технике, электреты и др.

ДИЭЛЕКТРИКИ — ДИЭЛЕКТРИКИ, вещества, плохо проводящие электрический ток (удельное сопротивление порядка 1010 Ом?м). Существуют твердые, жидкие и газообразные диэлектрики. Внешнее электрическое поле вызывает поляризацию диэлектрика. В некоторых твердых… … Современная энциклопедия

Диэлектрики — ДИЭЛЕКТРИКИ, вещества, плохо проводящие электрический ток (удельное сопротивление порядка 1010 Ом´м). Существуют твердые, жидкие и газообразные диэлектрики. Внешнее электрическое поле вызывает поляризацию диэлектрика. В некоторых твердых… … Иллюстрированный энциклопедический словарь

ДИЭЛЕКТРИКИ — вещества, плохо проводящие электрический ток (удельное электросопротивление 108 1012 Ом?см). Существуют твердые, жидкие и газообразные диэлектрики. Внешнее электрическое поле вызывает поляризацию диэлектриков. В некоторых твердых диэлектриках… … Большой Энциклопедический словарь

ДИЭЛЕКТРИКИ — (англ. dielectric, от греч. dia через, сквозь и англ. electric электрический), вещества, плохо проводящие электрич. ток. Термин «Д.» введён Фарадеем для обозначения в в, в к рые проникает электрич. поле. Д. явл. все газы (неионизованные), нек рые … Физическая энциклопедия

ДИЭЛЕКТРИКИ — ДИЭЛЕКТРИКИ, непроводники, или изоляторы тела, плохо проводящие или совершенно не проводящие электричества. Такими телами являются напр. стекло, слюда, сера, парафин, эбонит, фарфор и т. п. В течение долгого времени при изучении электричества… … Большая медицинская энциклопедия

ДИЭЛЕКТРИКИ — (изоляторы) вещества, не проводящие электрического тока. Примеры диэлектриков: слюда, янтарь, каучук, сера, стекло, фарфор, различные сорта масел и др. Самойлов К. И. Морской словарь. М. Л.: Государственное Военно морское Издательство НКВМФ Союза … Морской словарь

Диэлектрики — название, данное Михаилом Фарадеем телам непроводящимили, иначе, дурно проводящим электричество, как, напр., воздух, стекло,различные смолы, сера и т. д. Подобные тела называются такжеизоляторами. До исследований Фарадея, произведенных в 30 х… … Энциклопедия Брокгауза и Ефрона

ДИЭЛЕКТРИКИ — вещества, практически не проводящие электрический ток; бывают твёрдыми, жидкими и газообразными. Во внешнем электрическом поле Д. поляризуются. Их используют для изоляции электротехнических устройств, в электрических конденсаторах, в квантовой… … Большая политехническая энциклопедия

Диэлектрики — вещества, плохо проводящие электрический ток. Термин «Д.» (от греч. diá через и англ. electric электрический) введён М. Фарадеем (См. Фарадей) для обозначения веществ, через которые проникают электрические поля. В любом веществе,… … Большая советская энциклопедия

диэлектрики — вещества, плохо проводящие электрический ток (электропроводность диэлектрики10 8 10 17 Ом 1·см 1). Существуют твёрдые, жидкие и газообразные диэлектрики. Внешнее электрическое поле вызывает поляризацию диэлектриков. В некоторых твердых… … Энциклопедический словарь

Проводники — это электрические вещевства, хорошо проводящие ток т.е. обладающие высокой электропроводность (низким удельным сопротивлением). К можно отнести:

10) Раствор солей

12) Растворы кислот

3) Тело человека

Диэлектрики — это вещевства плохо проводящие электрический ток. К ним можно отнести:

Диэлектрики: полярные, неполярные, кристаллические; проводники. Поведение вещества(заряда) во внешнем элекрическом поле

Тестирование онлайн

  • Проводники, диэлектрики. Основные понятия

  • Диэлектрики, сферический проводник

Диэлектрики

Это такие вещества, в которых нет свободных зарядов. Заряженные частицы не могут двигаться по всему объему тела. Они способны только смещаться на небольшие расстояния относительно своих равновесных состояний. Не проводят электрический ток.

Диэлектрики бывают: полярными, неполярными, кристаллическими.

У полярных диэлектриков молекула такая, что ее ядро и электроны находятся друг от друга на некотором расстоянии, то есть сдвинуты положительный и отрицательный центры. Поэтому молекулу называют электрическим диполем. К полярным диэлектрикам относятся дистиллированная вода, спирт.

У неполярных диэлектриков молекула симметричная. Вещества: парафин, бензол, азот и др.

Диполь отсутствует.

К кристаллическим диэлектрикам относятся такие вещества, у которых кристаллическую решетку можно рассматривать как две подрешетки — с положительными и отрицательными ионами.

Проводники

Это вещества, в которых есть свободные заряженные частицы (электроны, положительные ионы и отрицательные ионы), способные перемещаться по всему объему вещества. Это металлы, растворы солей, кислот и щелочей и др. Эти вещества проводят электрический ток.

Вещества в электрическом поле

При помещении в электростатическое поле полярного диэлектрика, диполи переориентировываются таким образом, что вектор напряженности E’ внутреннего поля направлен в противоположную сторону относительно вектора напряженности внешнего поля E0.


Поляризация приводит к ослаблению внешнего электрического поля в раз, где — диэлектрическая проницаемость

Аналогичным образом ведут себя кристаллические диэлектрики.

При помещении во внешнее поле неполярного диэлектрика у нейтральных молекул деформируются электронные облака, происходит электронная поляризация.


При помещении проводника все свободные заряды одного знака устремляются в одну сторону, заряды противоположного знака в противоположную сторону, это явление называется электростатической индукцией. Внутреннее поле, которое при этом образуется внутри проводника «гасит» внешнее поле.


Так как свободные заряды концентрируются по краям, а не во всем объеме вещества, как у диэлектриков, то внутри проводника отсутствует электростатическое поле. Напряженность внутри проводника равна нулю. Использование этого свойства называется электростатической защитой. Помещенные внутрь проводника тела не будут испытывать действие внешнего электростатического поля, проводник как бы ограждает.

Проводящая сфера

Рассмотрим проводник сферической формы.

Заряды на поверхности распределяются так, что их плотность больше в точках поверхности, обладающей большей кривизной. По поверхности сферы заряд распределяется равномерно.

А что произойдет, если внутрь сферической оболочки поместить заряд? Индукционные заряды возникнут на ее внутренней поверхности. В этом случае внутри сферы поле будет.

Для равномерно заряженной сферой радиусом R и зарядом q на расстоянии r от центра сферы, справедливы формулы:

Заземление

Благодаря своим огромным размерам Земля действует как резервуар зарядов, принимая и отдавая электроны. Когда мы поднесем к заземленному металлическому предмету отрицательно заряженный стержень, свободные электроны в металле будут отталкиваться и уходить в Землю. Если отсоединить стержень от этого предмета, на металле останется избыточный положительный заряд. Так мы зарядим тело положительным зарядом.

Различные стадии зарядки тела: а) приближая к шарику электроскопа отрицательно заряженный сургуч, мы вызываем на стержне электроскопа положительный заряд, а на его листках — отрицательный заряд; б) не убирая сургуча с отрицательным зарядом, прикасаемся рукой к шарику электроскопа и отводим часть отрицательного заряда электроскопа через свое тело в землю; листки электроскопа спадают; в) убрав палец, а затем убрав сургуч, мы оставляем на электроскопе только положительный заряд, который распределяется между шариком и листками электроскопа.

Упражнения

К металлическому шару, установленному на электроскопе, одновременно прикасаются наэлектризованной эбонитовой палочкой и рукой. Затем отнимают сначала руку, а потом палочку. Какого знака заряд получит электроскоп?

В результате контакта эбонитовой палочки с шаром электроскоп получит небольшой отрицательный заряд, который через руку уйдет в землю. Так как эбонит – диэлектрик, то на остальных участках палочки, которые не контактировали с шаром, отрицательные заряды останутся неподвижными. Они зарядят электроскоп положительным зарядом.


Как известно, заряженный шарик притягивает бумажку. Как изменится сила притяжения, если окружить металлической сферой заряженный шарик? бумажку?

Если окружить шарик концентрической металлической сферой, ничего не изменится: и шарик и металлическая сфера действуют как заряд, сосредоточенный в точке, находящейся в центре шарика. Если окружить сферой бумажку, сила притяжения обратится в ноль: бумажка попадает в «цилиндр Фарадея», зато теперь металлическая сфера и шарик будут притягиваться друг к другу.


Внутрь полой сферы проводящей незаряженной сферы был помещен шарик с зарядом q, после чего сфера была на короткое время соединена с землей, и затем шарик удален из сферы. Какой заряд будет иметь сфера после этих операций? Где и как будет распределен этот заряд? Где и какое будет существовать электрическое поле?

Заряд q. Он будет распределен равномерно по внешней поверхности сферы. Внутри сферы напряженность поля будет равна нулю. Вне сферы будет существовать электрическое поле, подобное полю точечного заряда q, помещенного в центр сферы.


Имеется полая проводящая незаряженная сфера, внутрь которой помещен положительный заряженный шарик. Укажите: а) Где будет существовать электрическое поле? б) Будут ли появляться заряды на сфере? в) Будет ли меняться поле внутри и вне сферы, если перемещать шарик, если шарик оставить неподвижным, а снаружи к сфере поднести заряженное тело?

а) Поле будет существовать внутри и вне сферы; б) на внутренней поверхности появится отрицательный заряд, на внешней — положительный; в) в первом случае будет изменяться электрическое поле только внутри сферы, во втором — только вне сферы.


Физика — 8

Проводники

Путем исследования вы выявили новое свойство тел: тела бывают проводящие и не проводящие электричество. При соединении проволокой металлических шариков электрический заряд переходит с правого шарика на левый и бумажная лента притягивается. Значит, металлическая проволока хорошо проводит электрический заряд.

  • Вещества, проводящие электрический заряд, называются проводниками.
К проводникам относятся металлы, водные растворы солей и кислот и др.
Почему проводники легко проводят электрический заряд? В веществах-проводниках существуют носители заряда, способные свободно двигаться во всех направлениях. В металлах носителями заряда являются свободные электроны, покинувшие атомы, а в растворах — положительные и отрицательные ионы.
При электризации проводников носители зарядов распределяются по поверхности тела во всех направлениях. По этой причине невозможно наэлектризовать трением металлическую палочку, которую вы держите в руке, потому что возникающий электрический заряд переходит в ваше тело, так как тело человека тоже является проводником.
Диэлектрики

В проведенном исследовании при соединении металлических шариков пластмассовой нитью электрический заряд не переходит с правого шарика на левый шарик. Поэтому бумажная лента остается неподвижной. Значит, пластмассовая (или резиновая) нить не проводит электрический заряд.

  • Вещества, не проводящие электрический заряд, называются диэлектриками.

К диэлектрикам относятся пластмасса, резина, стекло, эбонит, сухая древесина, воздух, керамика и другие. Тела, изготовленные из диэлектриков, называют изоляторами. Ручки электропроводящих инструментов изготавливаются из изоляторов.

Диэлектрики также можно наэлектризовать, однако в них электрический заряд не перемещается: возникающий при трении или касании электрический заряд в диэлектрике остается в том же месте, где и возник. Например, один конец стеклянной палочки при трении о шерстяную ткань можно наэлектризовать отрицательным зарядом, а другой конец путем трения о шелковую ткань — положительным зарядом.

Что такое диэлектрический материал? — Определение с сайта WhatIs.com

От

Диэлектрический материал — это вещество, которое плохо проводит электричество, но эффективно поддерживает электростатическое поле. Если ток между противоположными полюсами электрического заряда сведен к минимуму, в то время как электростатические линии потока не прерываются и не прерываются, электростатическое поле может накапливать энергию. Это свойство полезно в конденсаторах, особенно на радиочастотах.Диэлектрические материалы также используются при строительстве линий передачи радиочастот.

На практике большинство диэлектрических материалов твердые. Примеры включают фарфор (керамику), слюду, стекло, пластмассы и оксиды различных металлов. Некоторые жидкости и газы могут служить хорошими диэлектрическими материалами. Сухой воздух является отличным диэлектриком и используется в конденсаторах переменной емкости и некоторых типах линий передачи. Дистиллированная вода — хороший диэлектрик. Вакуум — исключительно эффективный диэлектрик.

Важным свойством диэлектрика является его способность поддерживать электростатическое поле, рассеивая минимальную энергию в виде тепла. Чем меньше диэлектрических потерь (доля энергии, теряемой в виде тепла), тем более эффективным является диэлектрический материал. Еще одним соображением является диэлектрическая постоянная , степень, в которой вещество концентрирует электростатические линии потока. Вещества с низкой диэлектрической проницаемостью включают идеальный вакуум, сухой воздух и наиболее чистые сухие газы, такие как гелий и азот.Материалы с умеренной диэлектрической проницаемостью включают керамику, дистиллированную воду, бумагу, слюду, полиэтилен и стекло. Оксиды металлов, как правило, обладают высокими диэлектрическими постоянными.

Основным преимуществом веществ с высокой диэлектрической проницаемостью, таких как оксид алюминия, является тот факт, что они позволяют производить дорогостоящие конденсаторы с небольшим физическим объемом. Но эти материалы, как правило, не способны противостоять электростатическим полям, столь же сильным, как вещества с низкой диэлектрической проницаемостью, такие как воздух.Если напряжение на диэлектрическом материале становится слишком большим, то есть если электростатическое поле становится слишком сильным, материал внезапно начинает проводить ток. Это явление называется пробоем диэлектрика . В компонентах, в которых в качестве диэлектрической среды используются газы или жидкости, это состояние меняется на противоположное, если напряжение падает ниже критической точки. Но в компонентах, содержащих твердые диэлектрики, пробой диэлектрика обычно приводит к необратимым повреждениям.

Последний раз обновлялся в ноябре 2010 г.

Dielectrics — The Physics Hypertextbook

Обсуждение

основная идея

Диэлектрики — изоляторы простые и простые.Эти два слова относятся к одному и тому же классу материалов, но имеют разное происхождение и используются преимущественно в разных контекстах.

  • Поскольку заряды в неметаллических твердых телах не могут легко перемещаться, в стекле, керамике и пластике могут быть «островки» заряда. Латинское слово «остров» — insula , от которого происходит слово insulator . Напротив, заряды в металлических твердых телах имеют тенденцию легко перемещаться — как будто кто-то или что-то их ведет.Латинский префикс con или com означает «с». Человек, с которым у вас есть хлеб, — ваш товарищ. (На латыни хлеб — panis .) Взять что-то с собой в дорогу — значит передать это. (Латинское слово «дорога» — это через .) Человек, с которым вы путешествуете, который указывает путь или обеспечивает безопасный переход, является кондуктором. (Латинское слово для обозначения лидера — , проводник .) Материал, обеспечивающий безопасный проход электрических зарядов, — это проводник .
  • Вставка слоя неметаллического твердого вещества между пластинами конденсатора увеличивает его емкость.Греческий префикс di или dia означает «поперек». Линия, пересекающая углы прямоугольника, — это диагональ. (Греческое слово, обозначающее угол — gonia — γωνία.) Измерение поперек круга — это диаметр. (Греческое слово для обозначения меры — метрон — μέτρον.) Материал, помещенный на пластины конденсатора, как небольшой непроводящий мостик, — это диэлектрик .

Пластиковое покрытие электрического шнура является изолятором. Стеклянные или керамические пластины, используемые для поддержки линий электропередач и предотвращения их замыкания на землю, являются изоляторами.Практически всегда, когда неметаллическое твердое тело используется в электрическом устройстве, оно называется изолятором. Возможно, единственный раз, когда слово диэлектрик используется в отношении непроводящего слоя конденсатора.

Диэлектрики в конденсаторах служат трем целям:

  1. , чтобы предотвратить соприкосновение проводящих пластин, что позволяет уменьшить расстояние между пластинами и, следовательно, увеличить емкость;
  2. для увеличения эффективной емкости за счет уменьшения напряженности электрического поля, что означает, что вы получаете тот же заряд при более низком напряжении; и
  3. для уменьшения возможности короткого замыкания из-за искрения (более известного как пробой диэлектрика) во время работы при высоком напряжении.

что здесь происходит

Когда металл помещается в электрическое поле, свободные электроны текут против поля, пока не выйдут из проводящего материала. В кратчайшие сроки у нас будет избыток электронов с одной стороны и дефицит с другой. Одна сторона проводника заряжена отрицательно, а другая — положительно. Освободите поле, и электроны на отрицательно заряженной стороне окажутся слишком близко для комфорта. Подобные заряды отталкиваются, и электроны убегают друг от друга так быстро, как только могут, пока не распределятся равномерно по всему телу; в среднем один электрон на каждый протон в пространстве, окружающем каждый атом.Проводящий электрон в металле похож на гоночную собаку, загнанную на пастбище. Они могут свободно передвигаться сколько угодно и могут перемещаться по всей длине, ширине и глубине металла по своей прихоти.

Жизнь электрона в изоляторе гораздо более ограничена. По определению, заряды в изоляторе не являются свободными для перемещения. Это не то же самое, что сказать, что не может двигаться . Электрон в изоляторе похож на сторожевую собаку, привязанную к дереву: он может двигаться свободно, но в определенных пределах.Размещение электронов изолятора в присутствии электрического поля похоже на размещение привязанной собаки в присутствии почтальона. Электроны будут напрягаться против поля, насколько это возможно, почти так же, как наша гипотетическая собака будет напрягаться против своего поводка, насколько это возможно. Однако электроны в атомном масштабе больше похожи на облака, чем на собак. Электрон эффективно распространяется по всему объему атома и не концентрируется в каком-либо одном месте. Полагаю, хорошую атомную собаку нельзя было бы назвать Спотом.

Когда атомы или молекулы диэлектрика помещаются во внешнее электрическое поле, ядра толкаются этим полем, что приводит к увеличению положительного заряда с одной стороны, в то время как электронные облака притягиваются к нему, что приводит к увеличению отрицательного заряда с другой. боковая сторона. Этот процесс известен как поляризация , а диэлектрический материал в таком состоянии называется поляризованным . Существует два основных метода поляризации диэлектрика: растяжение и вращение.

Растяжение атома или молекулы приводит к наведенному дипольному моменту , добавленному к каждому атому или молекуле.

Вращение на происходит только в полярных молекулах — с постоянным дипольным моментом , как у молекулы воды, показанной на диаграмме ниже.

Полярные молекулы обычно поляризуются сильнее, чем неполярные. Вода (полярная молекула) имеет диэлектрическую прочность в 80 раз больше, чем у азота (неполярная молекула, которая является основным компонентом воздуха).Это происходит по двум причинам, одна из которых обычно тривиальна. Во-первых, все молекулы растягиваются в электрическом поле независимо от того, вращаются они или нет. Неполярные молекулы и атомы растягиваются, в то время как полярные молекулы растягиваются на и вращаются. Однако эта комбинация действий лишь незначительно влияет на общую степень поляризации вещества. Что еще более важно, полярные молекулы уже сильно растянуты — естественно. То, как атомы водорода сидят на рукавах электронных облаков атома кислорода, искажает молекулу в диполь.Все это происходит в межатомном или молекулярном масштабе. На таких крошечных расстояниях напряженность электрического поля относительно велика для того, что в противном случае было бы ничем не примечательным напряжением (например, 13,6 В для электрона в атоме водорода).

Когда дело доходит до поляризации, растяжение и вращение — не конец истории. Это просто методы, которые проще всего описать случайному наблюдателю. В общем, поляризация диэлектрического материала представляет собой микроскопическую электростатическую деформацию в ответ на макроскопическое электростатическое напряжение.Внешнее поле, приложенное к диэлектрику, не может заставить заряды двигаться макроскопически, но оно может растягивать и искажать их микроскопически. Он может толкнуть их в неудобное положение, а при отпускании позволить им вернуться в расслабленное состояние. То, что отличает поляризацию в изоляторе от растяжения упругого тела, такого как пружина, заключается в том, что устранение напряжения не обязательно снимает напряжение. Некоторые изоляторы будут оставаться в поляризованном состоянии в течение часов, дней, лет или даже столетий.Наиболее длинные характерные времена должны быть экстраполированы из неполных наблюдений на более разумную продолжительность. Никто не собирается сидеть сложа руки и ждать две тысячи лет, чтобы увидеть, как поляризация куска пластика уменьшится до нуля. Ждать не стоит.

Наконец, важно иметь в виду, что заряды, «хранящиеся» в диэлектрическом слое, не доступны в виде пула свободных зарядов. Для их извлечения еще понадобятся металлические пластины. Важно помнить, что единственная причина, по которой кто-то, кажется, заботится об этом явлении, заключается в том, что он помогает нам создавать лучшие конденсаторы.Я думаю, что на этом следует завершить обсуждение.

Конденсаторы с диэлектриком

Поместите диэлектрический слой между двумя параллельно заряженными металлическими пластинами, направив электрическое поле справа налево. (Почему не слева направо? Ну, я читаю справа налево, поэтому диаграммы легче «читать».) Положительные ядра диэлектрика будут перемещаться на с полем вправо, а отрицательные электроны переместит против на поле слева.Силовые линии начинаются с положительных зарядов и заканчиваются отрицательными зарядами, поэтому электрическое поле внутри каждого напряженного атома или молекулы диэлектрика указывает на нашей диаграмме слева направо — напротив внешнего поля двух металлических пластин. Электрическое поле — это векторная величина, и когда два вектора указывают в противоположных направлениях, вы вычитаете их величины, чтобы получить результат. Два поля не компенсируются в диэлектрике, как в металле, поэтому общий результат — более слабое электрическое поле между двумя пластинами.

Увеличить

Позвольте мне повторить это — общий результат — более слабое электрическое поле между двумя пластинами. Давай займемся математикой.

Электрическое поле — это градиент электрического потенциала (более известного как напряжение).

.
E x = — В
x
E y = — В E = — ∇ В
и
E z = — В
z

Емкость — это отношение заряда к напряжению.

Введение диэлектрика в конденсатор уменьшает электрическое поле, что снижает напряжение, что увеличивает емкость.

.
С 1 (постоянная Q ) С ( d , Q постоянная)
В 1
В E ( d постоянная) E

Конденсатор с диэлектриком сохраняет тот же заряд, что и конденсатор без диэлектрика, но при более низком напряжении.Поэтому конденсатор с диэлектриком более эффективен.

ЭТА МАЛЕНЬКАЯ ЧАСТЬ НУЖДАЕТСЯ В Доработке.

О первых открытиях лейденской банки. Удаление стержня снижает емкость. (Воздух имеет более низкую диэлектрическую проницаемость, чем вода.) Напряжение и емкость обратно пропорциональны, когда заряд постоянен. Уменьшение емкости увеличивает напряжение.

Чувствительность, диэлектрическая проницаемость, диэлектрическая проницаемость

Электрический дипольный момент чего-либо — будь то атом, растянутый во внешнем электрическом поле, полярная молекула или две противоположно заряженные металлические сферы — определяется как продукт заряда и разделения.

p = q r

с единицей СИ кулонметров , не имеющей специального названия.

[см = см]

Поляризация области определяется как дипольный момент на единицу объема

с единицей СИ кулонов на квадратный метр .



см = С

м 3 м 2

Расчет поляризации из первых принципов — сложная процедура, которую лучше доверить специалистам.Не беспокойтесь о деталях того, почему поляризация имеет такое значение, просто примите то, что она существует и является функцией некоторых переменных. И что это за переменные? Почему они материальны и конечно же напряженность поля. Различные материалы поляризуются в разной степени — мы будем использовать греческую букву χ e [chi sub e], чтобы обозначить эту величину, известную как электрическая восприимчивость, — но для большинства материалов поле сильнее ( E ) , тем больше поляризация ( P ).Добавьте коэффициент пропорциональности ε 0 , и все готово.

P = ε 0 χ e E

Электрическая восприимчивость — это безразмерный параметр, который зависит от материала. Его значение варьируется от 0 для пустого места до любого другого. Бьюсь об заклад, есть даже некоторые причудливые материалы, для которых этот коэффициент отрицательный (хотя я не знаю наверняка). Константа пропорциональности ε 0 [эпсилон ноль] известна как диэлектрическая проницаемость свободного пространства и будет рассмотрена немного позже.На данный момент это просто приспособление для тренировки единиц.



С = С 2 N

м 2 Н · м 2 С

НАПИШИТЕ ОТДЫХ.

Величина κ [каппа] безразмерна.

Диэлектрическая проницаемость для выбранных материалов (~ 300 K, если не указано иное)
материал κ материал κ
воздух 1.005364 кварц кристаллический (∥) 4,60
уксусная кислота 6,2 кварц кристаллический (⊥) 4,51
спирт этиловый (зерновой) 24,55 кварц плавленый 3,8
спирт метиловый (древесный) 32,70 каучук, бутил 2.4
янтарь 2,8 каучук, неопрен 6,6
асбест 4,0 резина, силикон 3,2
асфальт 2,6 каучук вулканизированный 2,9
бакелит 4,8 соль 5.9
кальцит 8,0 селен 6,0
карбонат кальция 8,7 кремний 11,8
целлюлоза 3,7–7,5 карбид кремния (αSiC) 10,2
цемент ~ 2 диоксид кремния 4.5
кокаин 3,1 силиконовое масло 2,7–2,8
хлопок 1,3 почва 10–20
алмаз, тип I 5,87 титанат стронция, +25 ° C 332
алмаз типа IIa 5,66 титанат стронция, −195 ° C 2080
эбонит 2.7 сера 3,7
эпоксидная 3,6 пятиокись тантала 27
мука 3-5 тефлон 2,1
фреон 12, -150 ° C (жидкость) 3,5 антимонид олова 147
фреон 12, +20 ° C (пар) 2.4 теллурид олова 1770
германий 16 диоксид титана (рутил) 114
стекло 4–7 табак 1,6–1,7
стекло, пирекс 7740 5,0 диоксид урана 24
гуттаперча 2.6 вакуум 1 (точно)
реактивное топливо (жиклер А) 1,7 вода, лед, −30 ° C 99
оксид свинца 25,9 вода, жидкость, 0 ° C 87,9
свинец ниобат магния 10 000 вода, жидкость, 20 ° C 80.2
сульфид свинца (галенит) 200 вода, жидкость, 40 ° C 73,2
титанат свинца 200 вода, жидкость, 60 ° C 66,7
дейтерид лития 14,0 вода, жидкость, 80 ° C 60,9
люцит 2.8 вода, жидкость, 100 ° C 55,5
слюда, мусковит 5,4 воск пчелиный 2,7–3,0
слюда канадская 6,9 воск карнубский 2,9
нейлон 3,5 воск, парафин 2.1–2.5
масло льняное 3,4 вощеная бумага 3,7
масло минеральное 2,1
масло оливковое 3,1 тканей человека κ
нефть, нефть 2,0–2,2 кость губчатая 26
масло силиконовое 2.5 кость кортикальная 14,5
масло, сперма 3,2 мозг, серое вещество 56
масло трансформаторное 2,2 мозг, белое вещество 43
бумага 3,3, 3,5 мозг, мозговые оболочки 58
оргстекло 3.1 Хрящ общий 22
полиэстер 3,2–4,3 хрящ, ухо 47
полиэтилен 2,26 Глаз, водянистая влага 67
полипропилен 2,2–2,3 глаз, роговица 61
полистирол 2.55 глаз, склера 67
поливинилхлорид (пвх) 4,5 жир 16
фарфор 6–8 мышцы, гладкие 56
ниобат калия 700 мышца, поперечнополосатая 58
танталат ниобат калия, 0 ° C 34 000 скин 33–44
танталат ниобат калия, 20 ° C 6 000 язычок 38

пробой диэлектрика

Любой изолятор можно заставить проводить электричество.Это явление известно как пробой диэлектрика .

Пробой диэлектрика в отдельных материалах
материал поле
(МВ / м)
материал поле
(МВ / м)
воздух 3 бумага 14, 16
янтарь 90 полиэтилен 50, 500–700, 18
бакелит 12, 24 полистирол 24, 25, 400–600
алмаз типа IIa 10 поливинилхлорид (ПВХ) 40
стекло, пирекс 7740 13, 14 фарфор 4, 12
слюда, мусковит 160 кварц плавленый 8
нейлон 14 каучук, неопрен 12, 12
масло силиконовое 15 титанат стронция 8
масло трансформаторное 12, 27 тефлон 60
диоксид титана (рутил) 6

пьезоэлектрический эффект

Произнесите все гласные.Пьезоэлектричество — это эффект преобразования энергии между механической и электрической формами.

  • Пьезо — греческое слово, обозначающее давление (πιεζω).
  • Обнаружен в 1880-х годах братьями Кюри.
  • Недорогие пьезоэлектрические микрофоны. Когда поляризованный кристалл подвергается напряжению, напряжение создает разность потенциалов. Эта разность потенциалов пропорциональна напряжению, которое пропорционально акустическому давлению.
  • Обратный пьезоэлектрический микрофон — это пьезоэлектрический динамик: зуммер будильника, звонок наручных часов, всевозможные электронные гудки.Когда к поляризованному кристаллу прикладывается электрический потенциал, кристалл подвергается механической деформации, которая, в свою очередь, может создавать акустическое давление.
  • Коллаген пьезоэлектрический. «Когда к [костному] коллагену прикладывается сила, создается небольшой электрический потенциал постоянного тока. Коллаген проводит ток в основном за счет отрицательных зарядов. Минеральные кристаллы кости (апатит), расположенные рядом с коллагеном, проводят ток с помощью положительных зарядов. На стыке из этих двух типов полупроводников ток легко течет в одном направлении, но не в другом….Считается, что силы, действующие на кости, создают потенциалы за счет пьезоэлектрического эффекта и что соединения коллаген-апатит создают токи, которые вызывают и контролируют рост костей. Токи пропорциональны напряжению (сила на единицу площади), поэтому повышенное механическое напряжение костей приводит к усиленному росту «. Physics of the Body (255).
Микрофоны и принцип их работы
тип звуков производят
изменений в…
, что вызывает
изменений в…
, в результате чего
изменений…
углерод Плотность гранул сопротивление напряжение
конденсатор разделительная пластина емкость напряжение
динамический расположение змеевика флюс напряжение
пьезоэлектрический компрессия поляризация напряжение

Что такое диэлектрические вещества?

25.

Какой материал имеет самую высокую диэлектрическую проницаемость?

Титанат кальция и меди

Что такое материал low k?

A low k Диэлектрик представляет собой изолирующий материал , который проявляет слабую поляризацию, когда. подвергается внешнему электрическому полю. Несколько практических подходов к. конструкция низкая k материалы : низкая диэлектрическая проницаемость .

Почему изоляторы называют диэлектриками?

Диэлектрики — это материалы, не пропускающие ток.Их чаще называют изоляторами , потому что они являются полной противоположностью проводников. … Это означает, что большие электрические поля создают свободные заряды (в данном случае электроны), которые могут свободно перемещаться через материал и переносить ток.

Какая среда имеет самую высокую диэлектрическую прочность?

воздух

Что имеет самую низкую диэлектрическую прочность?

Какая среда имеет наименьшую диэлектрическую прочность ?

  • А.Парафиновая свеча.
  • Кварц.
  • Стекло.
  • Воздух.

Какой материал имеет более низкую диэлектрическую прочность при 50 Гц?

Воздух

Что имеет максимальную диэлектрическую прочность?

идеальный вакуум

Что такое единица измерения электрической прочности изоляции в системе СИ?

вольт на метр

Что такое высокая диэлектрическая прочность?

Определяется как максимальное напряжение, необходимое для пробоя диэлектрика через материал, и выражается в вольтах на единицу толщины.Чем выше диэлектрическая прочность материала, тем лучше электрический изолятор, который он делает.

Как рассчитывается электрическая прочность диэлектрика?

Электрическая прочность составляет , рассчитанная путем деления напряжения пробоя на толщину образца. Данные выражены в вольтах / мил. Также записывается место сбоя. Более высокая диэлектрическая прочность представляет лучшее качество изолятора .

Что такое тест BDV?

BDV означает напряжение пробоя, также называемое клапаном диэлектрической прочности. BDV Test — очень важная процедура тестирования изоляционных масел в трансформаторе. … Когда результат тестирования показывает очень низкое значение, масло необходимо заменить или очистить. / Интервал>

В чем разница между диэлектрической прочностью и напряжением пробоя?

Разница важна, поскольку напряжение пробоя будет больше для более толстых материалов и меньше для более тонких материалов, но электрическая прочность останется (теоретически) неизменной. Электрическая прочность , таким образом, больше похожа на свойство материала, а напряжение пробоя больше похоже на системное свойство.

Какие факторы влияют на электрическую прочность изоляции?

Диэлектрическая прочность зависит от многих факторов, таких как кристаллическая структура , дефекты и примеси, обнаруженные в материале изолятора , количество электронов и внешние факторы, такие как форма электродов, используемых для сброса электрического напряжения , природа внешняя поверхность и условия испытаний, которые включают…

Что означает диэлектрическая проницаемость?

Если C — значение емкости конденсатора, заполненного данным диэлектриком, а C0 — емкость идентичного конденсатора в вакууме, диэлектрическая постоянная, обозначенная греческой буквой каппа, κ , просто выражается как κ = C / C0.

Почему важна диэлектрическая прочность?

Значение из Диэлектрическая прочность для электроизоляционных эпоксидных смол. Диэлектрическая прочность может быть определена как максимальное напряжение, необходимое для того, чтобы вызвать пробой диэлектрика через изделие. … Master Bond предлагает широкий ассортимент продукции с превосходными электроизоляционными свойствами с высокой диэлектрической прочностью

Является ли бумага диэлектриком?

Более широко используется в качестве опоры для письма и в упаковке, бумага также использовалась в электрической области в качестве изолятора в силовых трансформаторах и устройствах высокого напряжения…. Действительно, бумага имеет низкую диэлектрическую постоянную (от 1 до 2.

Является ли германий диэлектриком?

Германий прозрачен для инфракрасного излучения и имеет чрезвычайно высокую диэлектрическую проницаемость . Схема.

В чем разница между диэлектриком и изолятором?

Итак, в чем разница между диэлектриком и изолятором ? Изоляторы — это материалы, которые не проводят электричество в электрическом поле , так как в них нет свободных электронов.С другой стороны, диэлектрики представляют собой изоляторы , которые могут быть поляризованы.

Дерево — диэлектрик?

Дерево — это материал со сложными несимметричными молекулами и неоднородной структурой, поэтому можно ожидать, что он будет иметь большую диэлектрическую постоянную .

диэлектрических материалов | Encyclopedia.com

Диэлектрическая проницаемость

Использует

Синтетические диэлектрики

Пробой

Ресурсы

Диэлектрические материалы — это вещества с очень низкой проводимостью.То есть это электрические изоляторы, через которые электрический ток протекает с большим трудом. Технически диэлектрик можно определить как материал с электропроводностью менее одной миллионной части mho (единицы электропроводности) на сантиметр. Диэлектрик также представлен как сименс (величина, обратная его сопротивлению в омах). Материал с проводимостью в один сименс имеет разность электрических потенциалов в один вольт, что дает ток в один ампер; таким образом, сименс = ампер / вольт.

Теоретически диэлектрики могут включать твердые тела, жидкости и газы, хотя на практике только первые два из этих трех состояний вещества имеют какое-либо практическое значение. Некоторые из наиболее часто используемых диэлектриков — это различные виды резины, стекла, дерева и полимеров среди твердых тел; углеводородные масла и силиконовые масла среди жидкостей.

Обычной мерой диэлектрических свойств материала является диэлектрическая проницаемость. Диэлектрическую проницаемость можно определить как способность материала сопротивляться прохождению электрического тока через материал.Меньшее значение диэлектрика.

КЛЮЧЕВЫЕ УСЛОВИЯ

Усилитель — Устройство для увеличения количества электрического тока в системе.

Конденсатор — Устройство для приема и накопления электрического заряда, состоящее из двух параллельных проводящих поверхностей, разделенных диэлектрическим материалом.

Проводимость — Тенденция вещества пропускать электрический ток.

Полимер — Химическое соединение, образованное комбинацией множества более мелких единиц.

Выпрямитель — Устройство, преобразующее переменный ток (AC) в постоянный (DC).

Преобразователь — Устройство для преобразования энергии из одной формы в другую.

константа, тем больше его сопротивление протеканию электрического тока.

Стандарт, используемый при измерении диэлектрической проницаемости — это вакуум, которому присваивается значение единицы. Диэлектрические постоянные некоторых других распространенных материалов следующие: сухой воздух (при давлении в одну атмосферу): 1.0006; вода: 80; стекло: от 4 до 7; воск: 2,25; янтарь: 2,65; слюда: от 2,5 до 7; бензол: 2,28; четыреххлористый углерод: 2,24; и метиловый спирт: 33,1. Синтетические полимеры сейчас широко используются в качестве диэлектриков. Диэлектрические постоянные для этих материалов варьируются от низкого значения примерно 1,3 для полиэтилена и 2,0 для политетрафторэтилена (Teflon ® ) до высокого примерно 7,2-8,4 для меламиноформальдегидной смолы.

Практически в любом типе электрического оборудования используются диэлектрические материалы в той или иной форме.Например, провода и кабели, по которым проходит электрический ток, всегда покрыты или обернуты каким-либо изолирующим (диэлектрическим) материалом. Сложное электронное оборудование, такое как выпрямители, полупроводники, преобразователи и усилители, содержит или изготовлено из диэлектрических материалов. Изоляционный материал, расположенный между двумя проводящими пластинами в конденсаторе, также сделан из какого-то диэлектрического вещества.

Жидкие диэлектрики также используются в качестве электроизоляторов. Например, трансформаторное масло — это природное или синтетическое вещество (например, минеральное масло, силиконовое масло или сложные органические эфиры), способное изолировать катушки трансформатора как электрически, так и термически.

Ряд традиционных диэлектрических материалов все еще широко используется в промышленности. Например, пропитанная маслом бумага часто по-прежнему является предпочтительным изолятором для покрытия проводов, по которым проходит ток высокого напряжения. Тем не менее, синтетические материалы в настоящее время стали широко популярными для многих применений, когда-то заполненных натуральными веществами, такими как стекло и резина. Преимущество синтетических материалов заключается в том, что они могут быть разработаны для придания очень специфических свойств для специального использования. Эти свойства включают не только низкую диэлектрическую проницаемость, но также прочность, твердость, устойчивость к химическому воздействию и другие желательные качества.

К полимерам, используемым в настоящее время в качестве диэлектриков, относятся полиэтилены, полипропилены, полистиролы, поливинилхлориды, полиамиды (нейлон), полиметилметакрилаты и поликарбонаты.

Когда диэлектрический материал подвергается воздействию сильного электрического поля, он может подвергнуться процессу, известному как пробой. В этом процессе материал внезапно становится проводящим, и через него начинает течь большой ток. Возникновение искры также может сопровождать пробой. Точка, в которой происходит пробой любого данного материала, зависит от ряда факторов, включая температуру, геометрическую форму материала и тип материала, окружающего диэлектрик.Способность диэлектрического материала сопротивляться пробою называется его собственной электрической прочностью.

Пробой часто связан с разрушением диэлектрического материала. Материал может окисляться, физически разрушаться или разрушаться каким-либо другим образом, что повышает вероятность проводимости. Когда разрушение действительно происходит, оно часто сопровождается дальнейшим разрушением материала.

См. Также Электроника; Состояние окисления.

КНИГИ

Хафф, Х.Р. и Д.К. Гилмер, ред. Материалы с высокой диэлектрической постоянной . Берлин, Германия: Springer, 2005.

Кан, Кван-Чи. Диэлектрические явления в твердых телах: с акцентом на физические концепции электронных процессов . Амстердам, Нидерланды, и Бостон, Массачусетс: Academic Press, 2004.

Raju, Gorur G. Диэлектрики в электрических полях . Нью-Йорк: Марсель Деккер, 2003.

Scaife, B.K. Принципы диэлектриков . Нью-Йорк: Издательство Оксфордского университета, 1998.

ПЕРИОДИЧЕСКИЕ ИЗДАНИЯ

Гриднев С.А. «Электрическая релаксация в неупорядоченных полярных диэлектриках». Сегнетоэлектрики 266, вып. 1 (2002): 171-209.

Дэвид Э. Ньютон

Диэлектрики и поляризация — Учебные материалы для IIT JEE


Введение в диэлектрики и поляризацию

Эта тема посвящена диэлектрику и поляризации. Что такое диэлектрики и их типы, то есть полярные и неполярные молекулы, что такое поляризация, поляризуемость, электрическая прочность и о восприимчивости, диэлектрической проницаемости, диэлектрической проницаемости с помощью подходящих диаграмм и таблиц.

Что такое диэлектрик?

Диэлектрики — это непроводящие вещества, которые являются изоляционными материалами и плохо проводят электрический ток. Диэлектрические материалы могут удерживать электростатический заряд, рассеивая при этом минимальную энергию в виде тепла. Примеры диэлектрика: Слюда, пластмассы, стекло, фарфор и различные оксиды металлов , и даже сухой воздух также является примером диэлектрика.

Рисунок (1.1) Конденсатор диэлектрический

Какая классификация диэлектрика?

Диэлектрики можно классифицировать как:

  • Полярные молекулы

  • Неполярные молекулы

Полярные молекулы : Полярные молекулы — это те типы диэлектриков, в которых вероятность совпадения положительных и отрицательных молекул друг с другом равна нулю или нулю.

Рис. (1.2) Совпадающие полярные молекулы

Причина, по которой полярные молекулы не совпадают друг с другом, связана с их формой, то есть все они асимметричны по форме.

Примеры : H 2 O, CO 2 , NO 2 и т. Д.

Когда электрического поля нет, то есть, если оно отсутствует, оно вызывает электрический дипольный момент этих молекул в случайном направлении, который отвечает за взаимное сокращение этих молекул.Итак, средний дипольный момент равен нулю.

Рис. (1.3) Дипольный момент полярных молекул

Если присутствует внешнее электрическое поле, молекулы собираются в том же направлении, что и электрическое поле.

Рисунок (1.4) Полярные молекулы

N on-Polar Molecule, в отличие от полярных молекул в неполярных молекулах центр положительного заряда и отрицательный совпадают, то есть он не равен нулю. В таком случае молекула не имеет постоянного (или собственного) дипольного момента.

Рис. (1.5) Совпадающие неполярные молекулы

Пример: O 2 , N 2 , H 2 и т. Д.

Рисунок (1.6) Неполярные молекулы

Индуцированный электрический дипольный момент

В неполярной молекуле все протоны тянутся в направлении электрического поля, а электроны тянутся в направлении, противоположном направлению электрического поля, когда приложено внешнее электрическое поле.Из-за наличия электрического поля этот процесс продолжается, если внутренние силы не уравновешивают их. Благодаря этому создаются два центра заряда; молекулы известны как поляризованные и известны как индуцированный электрический диполь . Дипольный момент известен как Индуцированный электрический дипольный момент .

Объясните поляризуемость

Приложенное поле прямо пропорционально наведенному дипольному моменту и не зависит от температуры.Направление индуцированного дипольного момента (x) параллельно направлению электрического поля для одиночного полярного атома.

Поляризуемости определяют динамический отклик связанной системы на внешние поля и дают представление о внутренней структуре молекулы. В твердом теле поляризуемость определяется как дипольный момент на единицу объема кристаллической ячейки

.

, где ‘a’ известен как Атомная поляризуемость


Блок S.I. и размеры поляризуемости

Отель S.I. единица поляризуемости м 3 , а его размеры такие же, как и его объем.

Электрическая поляризация

Когда диэлектрическую пластину помещают в электрическое поле, молекула приобретает дипольный момент, и диэлектрик считается поляризованным.

Электрическая поляризация — дипольный момент на единицу объема диэлектрического материала.

Поляризация обозначена P .

Рисунок (1.7) Поляризация Рисунок (1.8) Процесс поляризации


Что такое диэлектрическая постоянная?

Когда диэлектрическая плита помещается между параллельными пластинами, отношение напряженности приложенного электрического поля к напряженности уменьшенного значения конденсатора электрического поля называется диэлектрической постоянной , то есть:

E всегда меньше или равно E .

Где E o диэлектрик

И поле нетто

Чем больше диэлектрическая проницаемость, тем больше заряда может сохраняться.Полное заполнение пространства между пластинами конденсатора диэлектриком увеличивает емкость на коэффициент диэлектрической проницаемости:

C = κ C o , где C o — емкость без диэлектрика между пластинами.

Запишите диэлектрическую проницаемость материалов

Диэлектрическая проницаемость для выбранных материалов (~ 300 K, если не указано иное)


Диэлектрическая прочность

Для изоляционного материала диэлектрическая прочность такова, что без нарушения максимальной напряженности электрического поля, которое он может выдерживать внутренне, то есть без нарушения его изолирующих свойств, известна как Диэлектрическая Прочность .

Укажите наименования и использование материала с электрической прочностью

Название и использование материалов с высокой диэлектрической прочностью:

  • для обмоток электродвигателя используется слюда и стержни его статора.

  • Стекло и фарфор широко используются в трансформаторах высокого напряжения и соединителях линий электропередачи

  • Нафта или парафиновое масло используются при необходимости.

Диэлектрическая поляризация

Когда к диэлектрическому материалу прикладывают внешнее электрическое поле, его поведение может быть определено и известно как Диэлектрическая поляризация, что можно понять как смещение зарядов (положительных и отрицательных) при приложении электрического поля

Основная задача диэлектрической поляризации — связать макроскопические свойства с микроскопическими свойствами. Где макроскопические свойства могут быть от диэлектрической проницаемости до поляризуемости

Поляризация возникает под действием электрического поля или других внешних факторов, таких как механическое напряжение в случае пьезоэлектрических кристаллов (пьезоэлектрические кристаллы — это те твердые материалы, которые накапливают в них электрический заряд).Диэлектрическая поляризация также может возникать спонтанно в пироэлектрических кристаллах, особенно в сегнетоэлектриках (сегнетоэлектричество — это свойство некоторых материалов, которые имеют спонтанную электрическую поляризацию, которую можно обратить на противоположную путем приложения внешнего электрического поля).

Рисунок (1.9) Диэлектрическая поляризация

Что такое восприимчивость?

Электрическая восприимчивость может быть определена как отношение поляризации P к напряженности электрического поля E ,

где ϵ — электрическая проницаемость

В MKS электрическая восприимчивость определяется как:

где ϵ 0 — диэлектрическая проницаемость свободного пространства.

Что такое диэлектрическая проницаемость?

Насколько может поляризоваться среда в ответ на приложенное электрическое поле, это может определять диэлектрическую проницаемость.

Единицы диэлектрической проницаемости:

  • В единицах СГС ε безразмерно.

  • В единицах СИ, ε выражается в единицах Фарад / метр.

В единицах СИ ε 0 — диэлектрическая проницаемость свободного пространства и имеет значение ε 0 ≈ 1.85 × 10 -12 Фарад / метр.

Диэлектрическая проницаемость определяется по формуле:


Часто задаваемые вопросы (FAQ)


1 кв. В чем разница между диэлектриком и электролитом?

Сол. Разница между диэлектриком и электролитом приведена ниже:


2 кв. Что такое диэлектрическая прочность?

Сол. Поместите изолятор и на него приложите напряжение, оно постоянно увеличивается, из-за этого в какой-то момент электрические свойства будут нарушены.Пробой электродов наблюдается в виде электрической дуги, вызывающей внезапное снижение сопротивления, известной как электрическая прочность

.


3 кв. Назовите факторы, от которых зависит электрическая прочность?

Сол. Диэлектрическая прочность будет зависеть от

  • вид и форма пластика и электродов,

  • скорость увеличения поля,

  • и среда, окружающая изолятор.


4 кв. Укажите области применения диэлектрического материала?

Сол.

  • Они используются в качестве емкости для хранения заряда между металлическими пластинами

  • Для приема СВЧ-сигналов от антенны с диэлектрическим резонатором.

  • Используется для изоляционного покрытия проводов и проводов.


4 кв.Что такое плотность поляризации?

Сол. Векторное поле, которое выражает плотность постоянных или индуцированных электрических дипольных моментов в диэлектрическом материале. Находясь во внешнем электрическом поле, молекулы приобретают электрический дипольный момент, и диэлектрик считается поляризованным. На единицу объема индуцируется электрический дипольный момент диэлектрического материала, который называется электрической поляризацией .

Посмотрите это видео, чтобы получить дополнительную информацию


Другие показания

Диэлектрики и поляризация

Диэлектрические свойства — материалы, типы, примеры и применение

Что такое диэлектрический материал?

Диэлектрический материал плохо проводит электричество i.е, изолятор, что означает, что при приложении напряжения ток не может проходить через материал. Однако в атомном масштабе некоторые корректировки все же происходят. Он поляризуется при приложении напряжения к диэлектрической поверхности. Поскольку атомы состоят из положительно заряженного ядра и отрицательно заряженных электронов, поляризация — это эффект, который слегка смещает электроны в сторону положительного напряжения. Они не перемещаются достаточно далеко, чтобы создать электрический ток через материал — сдвиг микроскопический, но имеет очень важное влияние, особенно при работе с конденсаторами.

После удаления источника напряжения из материала он либо возвращается в исходное неполяризованное состояние, либо остается поляризованным, если молекулярные связи материала слабые. Различие между диэлектрическими элементами и изоляторами не очень хорошо известно. Полностью диэлектрические материалы — это изоляторы, но тот, который легко поляризуется, является хорошим диэлектриком.

[Изображение будет загружено в ближайшее время]

Диэлектрическая проницаемость

Диэлектрическая постоянная — это способность объекта сохранять столько энергии в форме электрического поля, сколько в той степени, в которой вещество концентрирует электрический поток.Его также можно рассматривать как отношение диэлектрической проницаемости объекта к диэлектрической проницаемости свободного пространства.

Типы диэлектрических материалов

Диэлектрики сгруппированы по типу молекулы, присутствующей в материале. Есть два типа диэлектриков — неполярный диэлектрик и полярный диэлектрик.

Полярный диэлектрик

Центр масс положительных частиц в полярных диэлектриках не совпадает с центром масс отрицательных частиц. Здесь есть дипольный момент.Форма молекул асимметрична. При приложении электрического поля молекулы выравниваются с электрическим полем. Случайный дипольный момент наблюдается, когда электрическое поле убирается, и общий дипольный момент в молекулах становится равным нулю.

Пример: h3O, CO2.

Неполярный диэлектрик

Центр масс положительных и отрицательных частиц совпадает внутри неполярных диэлектриков. У этих молекул нет дипольного момента. Эти молекулы имеют форму симметрии.

Пример: h3, O2, N2.

Пример диэлектрического материала

Диэлектрическим материалом может быть вакуум, твердые вещества, жидкости и газы.

  • Керамика, бумага, слюда, стекло и т. Д. Являются некоторыми примерами твердых диэлектрических материалов.

  • Дистиллированная вода, трансформаторное масло и т. Д. Являются жидкими диэлектрическими материалами.

  • Диэлектрические газы — это азот, сухой воздух, гелий, различные оксиды металлов и т. Д. Идеальный вакуум также является диэлектриком.

Применение диэлектрических материалов

  • В конденсаторах для хранения энергии используются диэлектрики.

  • В диэлектрическом резонаторе генератора используется керамический диэлектрик.

  • Диэлектрические материалы с высокой диэлектрической проницаемостью используются для улучшения характеристик полупроводникового прибора.

  • Минеральные масла используются в качестве диэлектрической жидкости в электрических трансформаторах и помогают в процессе охлаждения.

  • Электреты, специально обработанный диэлектрический материал, служат электростатическим эквивалентом магнитов.

  • Пластиковые пленки использовались в качестве пленок в различных областях, таких как изоляция конденсатора между фольгой и изоляция пазов во вращающихся электрических машинах.

  • Сегодня жидкие диэлектрики, в основном углеводородные минеральные масла, используются в основном в качестве изолирующей и охлаждающей среды для трансформаторов, заземляющих реакторов, шунтирующих реакторов, реостатов и т. Д.

Что такое диэлектрические свойства?

Подобно идеальному конденсатору, диэлектрик накапливает и рассеивает электрическую энергию. Основные свойства диэлектрического материала включают электрическую восприимчивость, диэлектрическую поляризацию, диэлектрическую дисперсию, диэлектрическую релаксацию, настраиваемость и т. Д.

Электрическая восприимчивость: электрическая восприимчивость измеряет, насколько легко диэлектрический материал будет поляризован под действием электрического поля. Эта величина также определяет электрическую проницаемость материала.

Диэлектрическая поляризация: Электрический дипольный момент является мерой разделения отрицательных и положительных зарядов в системе. Связь между моментом диполя (M) и электрическим полем (E) приводит к появлению диэлектрических свойств. Когда приложенное электрическое поле снимается, атом возвращается в исходное состояние. Это происходит с экспоненциальным спадом. Время, необходимое атому для достижения исходного состояния, называется временем релаксации.

Пробой диэлектрика: Когда применяются более сильные электрические поля, изолятор начинает проводить и действовать как проводник.В этих условиях диэлектрические материалы теряют свои диэлектрические свойства. Это явление называется диэлектрическим пробоем. Это необратимый процесс. Это приводит к разрушению диэлектрического материала.

Диэлектрическая дисперсия: P (t) — максимальная поляризация, достигаемая диэлектриком.

P (t) = P [1-exp (-t / tr)]

tr — время релаксации для определенного процесса поляризации,

Период релаксации зависит от различных механизмов поляризации.Электронная поляризация, за которой следует ионная поляризация, происходит очень быстро. Поляризация ориентации медленнее, чем ионная поляризация. Поляризация пространственных зарядов происходит очень медленно.

Интересные факты

Диэлектрическая поляризация — обзор

11.04.5.9.2 Скалы

Диполярная и межфазная поляризация или поляризации Максвелла – Вагнера имеют гораздо большее влияние на комплексную диэлектрическую проницаемость пористых и трещиноватых горных пород, чем электронная и атомная поляризации, которые возникают из содержащихся в них минералов.Следовательно, можно было бы ожидать, что сложные электрические свойства горных пород будут гораздо более чувствительны к изменениям в структуре пор и насыщению этой структуры пор водой, чем к изменениям минералогии матрицы.

Влияние поровой структуры . Диэлектрический отклик геоматериалов на частотах ниже 1 МГц зависит от количества смоченной водой твердой поверхности (Li et al., 2001). Увеличение отношения площади поверхности к объему геоматериала увеличивает диэлектрический отклик, в то время как обработка смоченных водой поверхностей горных пород, чтобы сделать их гидрофобными (Knight and Abad, 1995), устраняет диэлектрический отклик, связанный с развитием слоев связанной воды.Фактически, противофазная проводимость σ ″ является только функцией межфазных свойств взаимосвязанной площади поверхности пор. В настоящее время существует значительный объем литературы, демонстрирующей степенную зависимость σ ″ от S por , отношения площади поверхности к объему пор (Börner and Schön, 1991; Börner et al., 1996; Knight and Nur, 1987b; Schön, 2004; Slater and Lesmes, 2002; Slater et al., 2006), как показано на рис. 21 .

Рисунок 21.Наблюдаемая степенная зависимость между σ ″ и S por . Данные Knight and Nur (1987a, b) и Börner and Schön (1991) относятся к песчаникам, данные Slater and Glaser (2003) — к аллювиальным рыхлым отложениям, а данные Slater et al. (2006) — искусственные каолинит-песчаные смеси. Рисунок перерисован после Slater (2007). Линейная регрессия составляет σ ″ = S или 0,8 ( R 2 = 0,82).

Влияние водонасыщенности .Измерения диэлектрической проницаемости цельных или порошкообразных сухих горных пород показывают слабую частотную зависимость в диапазоне 10 — 3 –10 6 Гц (Knight and Nur, 1984, 1987a). Отсутствие полярной жидкости гарантирует отсутствие диэлектрической поляризации и межфазную поляризацию. Для сравнения, водонасыщенные породы имеют диэлектрическую проницаемость, сильно зависящую от частоты, которая уменьшается с частотой. Knight и Nur (1984) определили две разные частотные области, которые имеют разные степенные частотные зависимости.В высокочастотной области (выше 10 кГц до экспериментальной максимальной частоты 13 МГц) диэлектрическая проницаемость очень быстро увеличивалась при низких значениях насыщения, после чего следовало более постепенное линейное увеличение при средних и высоких значениях насыщения, что можно объяснить большим только водная фракция. Найт и Нур (1987a, b) приписали сильное увеличение при низкой насыщенности роли связанной и свободной воды, что было подтверждено более поздней работой (Jones and Or, 2002). Ситуация дополнительно осложняется различиями между режимами впитывания и дренажа, которые приводят к разному микроскопическому распределению жидкости.Несмотря на кажущуюся сложность, Найт и Эндрес (1990) и Эндрес и Найт (1992) успешно смоделировали экспериментальные данные. Ульрих и Слейтер (2004) провели экспериментальные измерения вызванной поляризации горных пород в зависимости от водонасыщенности и пришли к выводу, что параметры IP являются функцией насыщения для распределения флюидов и истории насыщения.

Биологические процессы. Недавняя работа показала, что ряд биохимических процессов, например связанных с распадом этанола (Personna et al., 2013a, b) и других органических соединений, а также биопосредованное осаждение сульфидов металлов (Placencia-Gómez et al., 2013; Zhang et al., 2013) и кальцита могут образовывать электрические дисперсии с характеристическими частотами, часто находящимися в низкочастотном диапазоне ( Personna et al., 2008; Zhang et al., 2010, 2012). Эта работа демонстрирует способность импедансной спектроскопии и измерений спектрально-индуцированной поляризации контролировать образование ионных частиц в грунтовых водах во время биоремедиации (Kemna et al., 2012; Mewafy et al., 2013).

Влияние pH. В недавних исследованиях Ревил и его коллеги доказывали доминирующую роль поляризации слоя Штерна ниже 1 кГц в песках и стеклянных шариках (Revil and Florsch, 2010; Schmutz et al., 2010; Vaudelet et al., 2011) с противоионы, такие как слабо сорбируемый натрий (центры> Si-O-Na +, где> представляет собой кристаллический каркас), подвижные вдоль поверхности минерала. Skold et al. (2011) исследовали индуцированную поляризацию как функцию pH как экспериментально, так и путем моделирования.Их результаты показали, что может существовать другой механизм поляризации, связанный с процессом прыжков протонов по поверхности минерала (так называемый механизм кооперации Гроттуса). Следовательно, низкочастотная дисперсия, по-видимому, имеет много возможных факторов, связанных с поверхностью раздела горной жидкости и микроструктурой породы.

Влияние солености порового флюида и типа катиона . Как и ожидалось, существует линейная зависимость между проводимостью порового флюида и реальной составляющей электропроводности ( σ ′) насыщенных горных пород (например.г., Веллер и др., 2011). Напротив, мнимая составляющая ( σ ″) демонстрирует более крутой рост при более низкой солености, который сглаживается при более высокой солености. Веллер и др. (2011) также обнаружили, что катионы натрия дают более высокие значения σ ″, чем катионы кальция в растворах равной концентрации.

В 2011 году Ревил и Скольд (2011) опубликовали результаты совместного аналитического и экспериментального исследования зависимости спектрально-индуцированной поляризации от солености в песках и песчаниках.Они аналитически продемонстрировали, что поляризация внутренней части тройного электрического слоя, покрывающего поверхность зерен, который обычно называют слоем Штерна, соответствует имеющимся данным. Их модель показала, что как удельная поверхностная проводимость слоя Штерна, так и квадратурная проводимость пористого материала зависят от проводимости бедной воды. И снова процессы, происходящие очень близко к поверхности минералов, то есть в слое Штерна, чрезвычайно важны для свойств накопления заряда и, следовательно, для частотно-зависимого электрического потока в насыщенных породах.

В последнее время наблюдается возрождение исследований эффектов сорбции ионов насыщенными песками и последующего воздействия на индуцированную поляризацию (Vaudelet et al., 2011a, b). Эти исследования признают, что поляризация возникает на частотах менее ста герц, наиболее важная из которых вызвана процессами, происходящими в двойном электрическом слое, и в частности в слое Штерна. Эти исследования также показывают, что определенные катионы, например цинк и свинец, могут иметь большое влияние на фазовый угол наведенной поляризации.

Влияние масла . Поскольку диэлектрические постоянные газа и нефти (около 1 и 2,2 соответственно) намного ниже, чем у воды, измерения диэлектрической проницаемости часто используются для контроля относительной насыщенности углеводородов или воды в геоматериалах. Например, Vanhala (1997) использовал индуцированную поляризацию для картирования загрязненных нефтью песков и почвы. Однако было обнаружено, что присутствие нефти в пористой породе, в противном случае смачиваемой водой, мало влияет на частотную зависимость диэлектрического отклика чистого смоченного водой песка с относительно низкой площадью внутренней поверхности (0.2 м 2 г — 1 ), но привело к снижению до 50% для каолинита, который имел значительно большую внутреннюю поверхность (5–12 м 2 г — 1 ) (Li et al., 2001). На основании своего экспериментального исследования они пришли к выводу, что присутствие нефти приводит к заметному изменению диэлектрических свойств геоматериалов с большой площадью поверхности. Недавние исследования (Schmutz et al., 2010) с использованием модели Revil и Florsch (2010) и ее применения к частично насыщенной породе показали, что можно получить четкий пик на очень низких частотах, который был связан с поляризацией Кормовой слой.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *