Dielektrik ta'sirchanlik va o'tkazuvchanlik kabi hodisalar nafaqat fizikada, balki kundalik hayotda ham uchraydi. Shu munosabat bilan bu hodisalarning fandagi ma’nosi, ta’siri va kundalik hayotda qo‘llanilishini aniqlash zarur.
Kuchlanishni aniqlash
Intensivlik fizikada vektor kattalik boʻlib, u oʻrganilayotgan maydon nuqtasida joylashgan bitta musbat zaryadga taʼsir etuvchi kuchdan hisoblanadi. Dielektrik tashqi elektrostatik maydonga joylashtirilgandan so'ng, u dipol momentga ega bo'ladi, boshqacha aytganda, u qutblanadi. Dielektrikdagi qutblanishni miqdoriy tavsiflash uchun qutblanish ishlatiladi - dielektrikning hajm qiymatining dipol momenti sifatida hisoblangan vektor fizik indeksi.
Ikki dielektrik orasidagi yuzadan oʻtgandan soʻng intensivlik vektori keskin oʻzgarishlarga uchraydi va elektrostatik maydonlarni hisoblashda interferensiyaga olib keladi. Shu munosabat bilan qo'shimcha xarakteristika kiritiladi - vektorelektr siljishi.
Oʻtkazuvchanlikdan foydalanib, dielektrik tashqi maydonni necha marta zaiflashtirishi mumkinligini bilib olishingiz mumkin. Dielektriklardagi elektrostatik maydonlarni eng oqilona tushuntirish uchun elektr siljish vektoridan foydalaniladi.
Asosiy ta'riflar
Muhitning mutlaq o’tkazuvchanligi Kulon qonunining matematik yozuviga va elektr maydon kuchi va elektr induksiyasi o’rtasidagi bog’liqlik tenglamasiga kiritilgan koeffitsientdir. Mutlaq o'tkazuvchanlik muhitning nisbiy o'tkazuvchanligi va elektr konstantasining mahsuloti sifatida ifodalanishi mumkin.
Moddaning qutblanishi deb ataladigan dielektrik sezuvchanlik elektr maydoni ta’sirida qutblanishi mumkin bo’lgan fizik miqdordir. Bundan tashqari, kichik maydonda dielektrikning polarizatsiyasi bilan tashqi elektr maydonining chiziqli ulanish koeffitsienti. Dielektrik sezuvchanlik formulasi quyidagicha yoziladi: X=na.
Koʻp hollarda dielektriklar musbat dielektrik sezuvchanlikka ega, bu qiymat esa oʻlchamsiz.
Ferroelektrik - bu ferroelektrik deb ataladigan ma'lum kristallarda ma'lum harorat qiymatlarida mavjud bo'lgan fizik hodisa. Bu tashqi elektr maydoni bo'lmaganda ham kristalda o'z-o'zidan polarizatsiya paydo bo'lishidan iborat. Ferroelektriklar va piroelektriklar o'rtasidagi farq shundakima'lum harorat oralig'ida ularning kristalli modifikatsiyasi o'zgaradi va tasodifiy qutblanish yo'qoladi.
Daladagi elektrchilar o'zlarini o'tkazgichlar kabi tutmaydilar, lekin ular umumiy xususiyatlarga ega. Dielektrik o'tkazgichdan erkin zaryadlangan tashuvchilarning yo'qligi bilan farq qiladi. Ular bor, lekin minimal miqdorda. Supero'tkazuvchilarda metallning kristall panjarasida erkin harakatlanadigan elektron xuddi shunday zaryad tashuvchiga aylanadi. Biroq, dielektrikdagi elektronlar o'z atomlari bilan bog'langan va osongina harakatlana olmaydi. Dielektriklar elektr toki bo'lgan maydonga kiritilgandan so'ng, unda o'tkazgich kabi elektrlanish paydo bo'ladi. Dielektrikdan farqi shundaki, elektronlar o'tkazgichdagi kabi butun hajm bo'ylab erkin harakat qilmaydi. Biroq, tashqi elektr maydon ta'sirida modda molekulasi ichidan zaryadlarning ozgina siljishi paydo bo'ladi: musbati maydon yo'nalishi bo'yicha siljiydi, salbiy esa aksincha.
Shu munosabat bilan sirt ma'lum bir zaryad oladi. Elektr maydonlari ta'sirida moddaning yuzasida zaryadning paydo bo'lish tartibi dielektrik qutblanish deb ataladi. Agar molekulalarning ma'lum konsentratsiyasi bo'lgan bir hil va qutbsiz dielektrikda barcha zarralar bir xil bo'lsa, qutblanish ham bir xil bo'ladi. Va dielektrikning dielektrik sezgirligi holatida bu qiymat o'lchamsiz bo'ladi.
Bogʻlangan toʻlovlar
Polarizatsiya jarayoni tufayli dielektrik moddaning hajmida kompensatsiyalanmagan zaryadlar paydo bo'ladi, ular qutblanish yoki bog'langan deb ataladi. zarralar,bu zaryadlarga ega bo'lgan molekulalarning zaryadlarida mavjud bo'lib, tashqi elektr maydon ta'sirida o'zlari joylashgan molekuladan chiqmasdan muvozanat holatidan siljiydi.
Bog’langan zaryadlar sirt zichligi bilan tavsiflanadi. Muhitning dielektrik sezgirligi va o'tkazuvchanligi kosmosdagi ikkita elektr zaryadining bog'lanish kuchi vakuumdagi bir xil ko'rsatkichdan necha marta kichik ekanligini aniqlaydi.
Boshqa gazlarning koʻpchiligining standart sharoitlarda havoga nisbatan sezgirligi va oʻtkazuvchanligi birlikka yaqin (kichik tekislik tufayli). Ferroelektriklarda nisbiy dielektrik sezuvchanlik va o'tkazuvchanlik moddaning mutlaq o'tkazuvchanligi va sezgirligi, shuningdek, ular orasidagi teng tangensial quvvat komponentlariga ega bo'lgan bir juft dielektrikning ajratish yuzasida o'nlab va yuz minglabdir.
Ko'pgina amaliy vaziyatlar orasida tokning metall jismdan atrofdagi dunyoga o'tishi bilan uchrashuv mavjud, ikkinchisining o'ziga xos o'tkazuvchanligi bu jismning o'tkazuvchanligidan bir necha baravar kam. Shunga o'xshash vaziyatlar, masalan, erga ko'milgan metall elektrodlar orqali oqim o'tishi paytida sodir bo'lishi mumkin. Ko'pincha po'lat elektrodlar ishlatiladi. Agar vazifa shishaning dielektrik sezgirligini aniqlash bo'lsa, u holda bu moddaning ion-relaksatsiya xususiyatiga ega bo'lganligi sababli vazifa biroz murakkablashadi, buning natijasida kichikkechikish.
Tashqi maydon mavjudligida turli o’tkazuvchanlikka ega bo’lgan juft dielektriklar chegarasida polarizatsiya zaryadlari sirt zichligi har xil bo’lgan turli indekslar bilan namoyon bo’ladi. Dielektrikdan ikkinchisiga o'tishda maydon chizig'ining sinishi uchun yangi shart shu tarzda olinadi.
Tok chiziqlaridagi sinish qonunini oʻz koʻrinishida ikki dielektrik yoqasidagi siljish chiziqlarining elektrostatik maydonlarda sinishi qonuniga oʻxshash deb hisoblash mumkin.
Atrofdagi dunyoning har bir tanasi va moddasi ma'lum elektr xususiyatlariga ega. Buning sababi molekulyar va atom tuzilishida - o'zaro bog'langan yoki erkin holatda bo'lgan zaryadlangan zarrachalarning mavjudligidadir.
Agar moddaga tashqi maydon ta'sir qilmasa, unda bunday qismlar qo'shimcha elektr maydonlarini yaratmasdan, umumiy umumiy hajmda bir-birini muvozanatlashtirgan holda joylashtiriladi. Agar tashqaridan elektr energiyasi qo'llanilsa, mavjud molekulalar va atomlar ichida zaryadlarning qayta taqsimlanishi paydo bo'ladi, bu esa o'z ichki maydonining paydo bo'lishiga olib keladi va bu tashqi tomonga yo'n altiriladi.
Qo'llaniladigan tashqi maydonni E0 va ichki E' deb belgilashda butun E maydoni bu qiymatlarning yig'indisi bo'ladi.
Elektr tarkibidagi barcha moddalar odatda quyidagilarga bo'linadi:
- o'tkazgichlar;
- dielektriklar.
Bu tasnif uzoq vaqtdan beri mavjud, ammo toʻliq toʻgʻri emas, chunki fan uzoq vaqtdan beri yangi yoki kombinatsiyalangan jismlarni kashf etgan.moddaning xossalari.
O'tkazgichlar
Supero'tkazuvchilar moddalar sifatida erkin zaryadlar mavjud bo'lgan muhit bo'lishi mumkin. Metalllar ko'pincha bunday masalalar hisoblanadi, chunki ularning tuzilishi moddaning butun bo'shlig'ida harakatlana oladigan erkin elektronlarning doimiy mavjudligini nazarda tutadi. Muhitning dielektrik sezgirligi issiqlik jarayonining ishtirokchisi bo'lish imkonini beradi
Agar o'tkazgich tashqi elektr maydon ta'siridan ajratilgan bo'lsa, unda uning ichida ijobiy va manfiy zaryadlar o'rtasida muvozanat paydo bo'ladi. Elektr maydonida o'tkazgich paydo bo'lganda, bu holat darhol yo'qoladi, u zaryadlangan zarralarni energiyasi bilan qayta taqsimlaydi va tashqi yuzada musbat va manfiy qiymatga ega bo'lgan muvozanatsiz zaryadlarning paydo bo'lishini qo'zg'atadi
Bu hodisa elektrostatik induksiya deb ataladi. Metall yuzasida uning ta'sirida paydo bo'lgan zaryadlar induksiya zaryadlari deb ataladi.
O'tkazgichda paydo bo'lgan induktiv zaryadlar o'z maydonini hosil qiladi, bu o'tkazgich ichidagi tashqi maydonning ta'sirini qoplaydi. Shu munosabat bilan, umumiy elektrostatik maydonning indikatori kompensatsiya qilinadi va 0 ga teng bo'ladi. Har bir nuqtaning ichki va tashqi potentsiallari tengdir.
Bu natija oʻtkazgich ichida (hatto tashqi maydon ulangan boʻlsa ham) potentsiallarda farq yoʻqligini va elektrostatik maydon yoʻqligini koʻrsatadi. Bu fakt foydalanish tufayli ekranlashda qo'llaniladidalalarga sezgir bo'lgan odamni va elektr jihozlarini elektro-optik himoya qilish usuli, ayniqsa yuqori aniqlikdagi o'lchash asboblari va mikroprotsessor texnologiyasi.
O'tkazuvchanlik va sezgirlik o'rtasida ham bog'liqlik mavjud. Biroq, uni formula yordamida ifodalash mumkin. Shunday qilib, dielektrik o'tkazuvchanlik va dielektrik sezgirlik o'rtasidagi bog'liqlik quyidagi belgilarga ega: e=1+X.
ESD printsipi
Himoya yordamida elektr o'tkazuvchanlik xususiyatiga ega bo'lgan materiallardan tayyorlangan kiyim va poyabzallar, shu jumladan shlyapalar energetika sohasida yuqori kuchlanishli qurilmalar tomonidan qo'zg'atilgan yuqori kuchlanish sharoitida ishlaydigan xodimlarning xavfsizligi uchun ishlatiladi. Elektrostatik maydon o'tkazgichning ichiga kirmaydi, chunki o'tkazgich elektr maydoniga kiritilganda, u erkin zaryadlarning harakati tufayli yuzaga keladigan maydon bilan qoplanadi.
Dielektriklar
Bu nom izolyatsion xususiyatlarga ega moddalarga tegishli. Ular faqat bir-biriga bog'langan to'lovlarni o'z ichiga oladi, bepul emas. Ulardagi har bir ijobiy zarra erkin harakatsiz umumiy neytral zaryadga ega bo'lgan atom ichidagi manfiy bilan bog'lanadi. Ular dielektriklar ichidan taqsimlanadi va tashqi maydonlar ta'sirida o'z o'rnini o'zgartira olmaydi. Shu bilan birga, moddaning dielektrik sezgirligi va hosil bo'lgan energiya hali ham moddaning tuzilishida ma'lum o'zgarishlarga olib keladi. Atom va molekula ichidan nisbat o'zgaradizarrachaning musbat va manfiy zaryadlari va ortiqcha muvozanatsiz o'zaro bog'langan zaryadlar moddaning yuzasida paydo bo'lib, ichki elektr maydonini hosil qiladi. U tashqaridan qo'llaniladigan kuchlanish tomon yo'n altirilgan.
Bu hodisa dielektrik qutblanish deyiladi. Bu elektr maydonning moddaning ichidan paydo bo'lishi, tashqi energiya ta'sirida paydo bo'lishi, lekin ichki maydonning qarshi ta'sirida zaiflashishi bilan tavsiflanadi.
Polarizatsiya turlari
Dielektriklar ichida u ikki xil bo'lishi mumkin:
- orientatsiya;
- elektron.
Birinchi turning qo'shimcha nomi ham bor - dipol polarizatsiya. Bu xususiyat markazlari musbat va manfiy zaryadda joy o'zgartirilgan dielektriklarga xosdir, ular kichik dipollardan molekulalarni hosil qiladi - bir juft zaryadning neytral birikmasi. Bu hodisa suyuqlik, vodorod sulfidi, tashiladigan azot uchun xosdir.
Bu moddalarga tashqi elektr maydoni ta'sirisiz molekulyar dipollar dielektrikning tashqi tomonida elektr zaryadi paydo bo'lmaganda, mavjud harorat o'zgarishlari ta'sirida tasodifiy yo'n altiriladi.
Bu rasm tashqi tomondan qoʻllaniladigan energiya taʼsirida oʻzgaradi, dipollar oʻz orientatsiyasini unchalik oʻzgartirmasa va sirtda kompensatsiyalanmagan makroskopik bogʻlangan zaryadlar paydo boʻlib, tashqi tomondan qoʻllaniladigan maydonga teskari yoʻnalishda maydon hosil qiladi.
Elektron qutblanish, elastikmexanizm
Bu hodisa qutbsiz dielektriklarda - molekulalarida dipol moment bo'lmagan, tashqi maydon ta'sirida faqat musbat zaryadlar yo'n altirilganligi uchun deformatsiyalanadigan boshqa turdagi materiallarda uchraydi. tashqi maydon vektorining yo'nalishi, manfiy zaryadlar esa qarama-qarshi yo'nalishda.
Natijada har bir molekula qoʻllaniladigan tashqi maydon oʻqi boʻylab yoʻn altirilgan elektr dipol vazifasini bajaradi. Xuddi shunday, tashqi yuzada teskari yo'nalishga ega bo'lgan o'z maydoni paydo bo'ladi.
Polar bo'lmagan dielektrikning qutblanishi
Bu moddalar uchun molekulalarning oʻzgarishi va keyinchalik tashqi maydon taʼsiridan qutblanishi ularning harorat taʼsirida harakatiga bogʻliq emas. Metan CH4 qutbsiz dielektrik sifatida ishlatilishi mumkin. Ikkala dielektrik uchun ichki maydonning raqamli ko'rsatkichlari dastlab tashqi maydonning o'zgarishiga mutanosib ravishda kattalikda o'zgaradi va to'yingandan keyin chiziqli bo'lmagan turdagi effektlar paydo bo'ladi. Ular har bir molekulyar dipol qutbli dielektriklar yaqinidagi kuch chiziqlari bo‘ylab tizilganda yoki tashqaridan berilgan katta miqdorda energiya ta’sirida atom va molekulalarning kuchli deformatsiyasi natijasida qutbsiz moddalarning o‘zgarishi sodir bo‘lganda paydo bo‘ladi. Amaliy holatlarda bu juda kam uchraydi.
Dielektrik doimiy
Izolyatsiya qiluvchi materiallar orasida elektr ko'rsatkichlari va dielektrik o'tkazuvchanligi kabi xarakteristikaga jiddiy o'rin beriladi. Ikkalasi ham ikki xil xususiyatga ko'ra baholanadi:
- mutlaq qiymat;
- nisbiy ko'rsatkich.
Moddaning mutlaq o'tkazuvchanligi atamasi Kulon qonunining matematik belgilariga ishora qiladi. Uning yordami bilan induksiya vektori va intensivlik o'rtasidagi bog'liqlik koeffitsient shaklida tasvirlangan.
