Fenomene precum susceptibilitatea dielectrică și permisivitatea se găsesc nu numai în fizică, ci și în viața de zi cu zi. În acest sens, este necesar să se determine semnificația acestor fenomene în știință, influența și aplicarea lor în viața de zi cu zi.
Determinarea tensiunii
Intensitatea este o mărime vectorială în fizică, care este calculată din forța care afectează o singură sarcină pozitivă plasată în punctul câmpului studiat. După ce dielectricul este plasat într-un câmp electrostatic extern, capătă un moment dipol, cu alte cuvinte, devine polarizat. Pentru a descrie cantitativ polarizarea într-un dielectric, se folosește polarizarea - un indice fizic vectorial calculat ca momentul dipol al valorii de volum a dielectricului.
Vectorul de intensitate după trecerea prin fața dintre doi dielectrici suferă modificări bruște, provocând interferențe în timpul calculului câmpurilor electrostatice. În acest sens, se introduce o caracteristică suplimentară - vectoruldeplasare electrică.
Folosind permisivitatea, puteți afla de câte ori un dielectric poate slăbi un câmp extern. Pentru a explica cât mai rațional câmpurile electrostatice în dielectrici, se folosește vectorul deplasării electrice.
Definiții de bază
Permitivitatea absolută a unui mediu este un coeficient care este inclus în notația matematică a legii lui Coulomb și în ecuația relației dintre intensitatea câmpului electric și inducția electrică. Permitivitatea absolută poate fi reprezentată ca produsul dintre permisivitatea relativă a mediului și constanta electrică.
Susceptibilitatea dielectrică, numită polarizabilitate a unei substanțe, este o mărime fizică care poate fi polarizată sub influența unui câmp electric. Este, de asemenea, coeficientul de conectare liniară a câmpului electric extern cu polarizarea dielectricului într-un câmp mic. Formula pentru susceptibilitatea dielectrică se scrie astfel: X=na.
În majoritatea cazurilor, dielectricii au o susceptibilitate dielectrică pozitivă, în timp ce această valoare este adimensională.
Ferroelectricitatea este un fenomen fizic prezent în anumite cristale, numite feroelectrice, la anumite valori de temperatură. Constă în apariția unei polarizări spontane într-un cristal chiar și fără un câmp electric extern. Diferența dintre feroelectrice și piroelectrice estecă, în anumite intervale de temperatură, modificarea cristalului lor se modifică și polarizarea aleatorie dispare.
Electricienii din domeniu nu se comportă ca niște conductori, dar au caracteristici comune. Un dielectric diferă de un conductor prin absența purtătorilor încărcați liber. Sunt acolo, dar în cantități minime. Într-un conductor, un electron care se mișcă liber în rețeaua cristalină a unui metal va deveni un purtător de sarcină similar. Cu toate acestea, electronii dintr-un dielectric sunt legați de propriii lor atomi și nu se pot mișca cu ușurință. După introducerea dielectricilor într-un câmp cu electricitate, în el apare electrizarea, ca un conductor. Diferența față de un dielectric este că electronii nu se mișcă liber în volum, așa cum se întâmplă într-un conductor. Cu toate acestea, sub influența unui câmp electric extern, din interiorul moleculei de substanță apare o ușoară deplasare a sarcinilor: una pozitivă va fi deplasată în direcția câmpului, iar una negativă va fi invers.
În acest sens, suprafața capătă o anumită încărcătură. Procedura de apariție a unei sarcini pe suprafața unei substanțe sub influența câmpurilor electrice se numește polarizare dielectrică. Dacă într-un dielectric omogen și nepolar cu o anumită concentrație de molecule toate particulele sunt aceleași, atunci polarizarea va fi și ea aceeași. Și în cazul susceptibilității dielectrice a dielectricului, această valoare va fi adimensională.
Taxe legate
Datorită procesului de polarizare, în volumul unei substanțe dielectrice apar sarcini necompensate, numite polarizare sau legate. particule,având aceste sarcini, sunt prezente în sarcinile moleculelor și, sub influența unui câmp electric extern, sunt deplasate din poziția de echilibru fără a părăsi molecula în care se află.
Scărcările legate sunt caracterizate prin densitatea suprafeței. Susceptibilitatea dielectrică și permeabilitatea mediului determină de câte ori forța de legare a două sarcini electrice în spațiu este mai mică decât același indicator în vid.
Susceptibilitatea relativă la aer și permeabilitatea majorității celorl alte gaze în condiții standard este aproape de unitate (datorită avionului mic). Susceptibilitatea și permisivitatea dielectricului relativ la feroelectrici este de zeci și sute de mii pe suprafața de separare a unei perechi de dielectrici cu permitivitate și susceptibilitate absolută diferite ale substanței, precum și componente egale de rezistență tangențială între ele.
Printre multe situații practice, există o întâlnire cu trecerea curentului de la un corp metalic la lumea înconjurătoare, în timp ce conductivitatea specifică a acestuia din urmă este de câteva ori mai mică decât conductivitatea acestui corp. Situații similare pot apărea, de exemplu, în timpul trecerii curentului prin electrozi metalici îngropați în pământ. Deseori se folosesc electrozi de oțel. Dacă sarcina este de a determina susceptibilitatea dielectrică a sticlei, atunci sarcina va fi oarecum complicată de faptul că această substanță are o proprietate de relaxare ionică, datorită căreia un micîntârziere.
La limita unei perechi de dielectrici cu permeabilitati diferite in prezenta unui camp extern apar sarcini de polarizare cu indici diferiti cu densitati de suprafata diferite. Așa se obține o nouă condiție pentru refracția liniei câmpului în timpul trecerii de la un dielectric la altul.
Legea refracției în cazul liniilor de curent în forma sa poate fi considerată similară cu legea refracției liniilor de deplasare în limita a doi dielectrici în câmpurile electrostatice.
Fiecare corp și substanță din lumea înconjurătoare are anumite proprietăți electrice. Motivul pentru aceasta constă în structura moleculară și atomică - prezența particulelor încărcate care se află într-o stare interconectată sau liberă.
Dacă substanța nu este afectată de un câmp extern, atunci astfel de părți sunt amplasate, echilibrându-se între ele, în volumul total total, fără a crea câmpuri electrice suplimentare. Dacă există o aplicare a energiei electrice din exterior, în interiorul moleculelor și atomilor existenți va apărea o redistribuire a sarcinilor, ceea ce va duce la apariția propriului câmp intern, care va fi îndreptat spre exterior.
Când desemnați câmpul extern aplicat ca E0 și E intern, atunci întreg câmpul E va fi suma acestor valori.
Toate substanțele din electricitate sunt de obicei împărțite în:
- conductori;
- dielectrice.
Această clasificare există de mult timp, dar nu este complet exactă, deoarece știința a descoperit de mult corpuri cu noi sau combinateproprietățile materiei.
Dirijori
Ca substanțe conductoare pot fi medii în care există taxe gratuite. Metalele sunt adesea considerate astfel de chestiuni, deoarece structura lor implică prezența constantă a electronilor liberi care se pot deplasa în interiorul întregii cavități a substanței. Susceptibilitatea dielectrică a mediului vă permite să participați la procesul termic
Dacă conductorul este izolat de influența unui câmp electric extern, atunci în interiorul acestuia apare un echilibru între sarcinile pozitive și negative. Această stare dispare imediat când apare un conductor într-un câmp electric, care redistribuie particulele încărcate cu energia sa și provoacă apariția unor sarcini dezechilibrate cu valoare pozitivă și negativă pe suprafața exterioară
Acest fenomen se numește inducție electrostatică. Sarcinile care au apărut sub acțiunea sa pe suprafața metalului se numesc sarcini de inducție.
Sarcarile inductive care au aparut in conductor isi creeaza propriul camp, care compenseaza influenta campului exterior din interiorul conductorului. În acest sens, indicatorul câmpului electrostatic total total va fi compensat și egal cu 0. Potențialele fiecărui punct din interior și exterior sunt egale.
Acest rezultat indică faptul că în interiorul conductorului (chiar și cu un câmp extern conectat) nu există nicio diferență de potențial și nici un câmp electrostatic. Acest fapt este folosit în ecranare datorită utilizăriimetodă de protecție electro-optică a unei persoane și a echipamentelor electrice sensibile la câmpuri, în special instrumente de măsurare de în altă precizie și tehnologie cu microprocesor.
Există, de asemenea, o legătură între permitivitate și susceptibilitate. Cu toate acestea, poate fi exprimat folosind o formulă. Deci relația dintre constanta dielectrică și susceptibilitatea dielectrică are următoarea notație: e=1+X.
principiul ESD
Cu ajutorul ecranării, hainele și încălțămintea din materiale cu proprietăți conductoare, inclusiv pălării, sunt utilizate în sectorul energetic pentru siguranța personalului care lucrează în condiții de tensiune ridicată provocată de dispozitivele de în altă tensiune. Câmpul electrostatic nu pătrunde în interiorul conductorului, deoarece atunci când conductorul este introdus în câmpul electric, acesta va fi compensat de câmpul care ia naștere din cauza mișcării sarcinilor libere.
Dielectrice
Acest nume aparține substanțelor care au calități izolante. Acestea conțin doar taxe interconectate, nu gratuite. Fiecare particulă pozitivă din ele va fi legată de una negativă în interiorul unui atom cu o sarcină neutră comună, fără mișcare liberă. Ele sunt distribuite din interiorul dielectricilor și nu își pot schimba poziția sub influența câmpurilor externe. În același timp, susceptibilitatea dielectrică a substanței și energia rezultată implică încă anumite modificări în structura substanței. Din interiorul atomului și al moleculei, raportul se modificăpe suprafața substanței apar sarcini pozitive și negative ale particulei și sarcini interconectate extra dezechilibrate, creând un câmp electric intern. Este îndreptată către tensiunea aplicată din exterior.
Acest fenomen se numește polarizare dielectrică. Poate fi caracterizat prin faptul că din interiorul substanței ia naștere un câmp electric, cauzat de influența energiei externe, dar slăbit prin contracararea câmpului intern.
Tipuri de polarizare
În interiorul dielectricilor, acesta poate fi reprezentat de două tipuri:
- orientare;
- electronic.
Primul tip are, de asemenea, un nume suplimentar - polarizare dipol. Această proprietate este inerentă dielectricilor cu centrii deplasați la sarcina pozitivă și negativă, care creează molecule din dipoli mici - o combinație neutră a unei perechi de sarcini. Acest fenomen este tipic pentru un lichid, hidrogen sulfurat, transportat de azot.
Fără influența unui câmp electric extern în aceste substanțe, dipolii moleculari sunt orientați aleatoriu sub influența schimbărilor de temperatură existente, atunci când o sarcină electrică nu apare la exteriorul dielectricului.
Această poză se schimbă sub acțiunea energiei aplicate din exterior, când dipolii nu își schimbă mult orientarea și la suprafață apar sarcini legate macroscopice necompensate, creând un câmp cu direcția opusă câmpului aplicat din exterior.
Polarizare electronică, elasticămecanism
Acest fenomen are loc în dielectricii nepolari - materiale de alt tip cu molecule în care nu există moment dipol, care, sub acțiunea unui câmp exterior, se deformează astfel încât doar sarcinile pozitive sunt orientate în direcția vectorului câmpului extern și sarcinile negative - în direcția opusă.
Ca urmare, fiecare moleculă funcționează ca un dipol electric orientat de-a lungul axei câmpului extern aplicat. În mod similar, pe suprafața exterioară apare un câmp propriu, care are direcția opusă.
Polarizarea unui dielectric nepolar
Pentru aceste substanțe, schimbarea moleculelor și polarizarea ulterioară din influența câmpului exterior nu este dependentă de mișcarea lor sub influența temperaturii. Metanul CH4 poate fi utilizat ca dielectric nepolar. Indicatorii numerici ai câmpului intern pentru ambii dielectrici se vor schimba inițial în mărime proporțional cu modificarea câmpului extern, iar după saturație apar efecte de tip neliniar. Ele apar atunci când fiecare dipol molecular este aliniat de-a lungul liniilor de forță în apropierea dielectricilor polari, sau apar modificări ale substanțelor nepolare, cauzate de o deformare puternică a atomilor și moleculelor dintr-o cantitate mare de energie aplicată din exterior. În cazuri practice, acest lucru se întâmplă extrem de rar.
Constantă dielectrică
Dintre materialele izolante, un rol serios este acordat indicatoarelor electrice și unei asemenea caracteristici precum constanta dielectrică. Ambele sunt judecate după două caracteristici diferite:
- valoare absolută;
- indicator relativ.
Termenul de permitivitate absolută a unei substanțe se referă la notația matematică a legii lui Coulomb. Cu ajutorul acestuia, relația dintre vectorul de inducție și intensitate este descrisă sub forma unui coeficient.
