Ele-prof.ru

Электро отопление
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Диэлектрики. вещества, плохо проводящие электрический ток

Диэлектрики. вещества, плохо проводящие электрический ток

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, помещённом в электрическом поле, составляющие его электрические заряды (электроны, атомные ядра) испытывают силы со стороны этого поля. В результате часть зарядов направленно перемещается, образуя электрический ток. Остальные же заряды перераспределяются так, что «центры тяжести» положительных и отрицательных зарядов смещаются друг относительно друга. В последнем случае говорят о поляризации вещества. В зависимости от того, какой из этих двух процессов — электропроводность или поляризация — преобладает, принято деление веществ на изоляторы (Д.) и проводники (металлы, Электролиты, Плазма). Электропроводность Д. по сравнению с металлами очень мала. Их удельное сопротивление ρ порядка 10 8 —10 17 ом·см, а у металлов ρ Диэлектрики 10 -6 — 10 -4 ом·см.

Поляризация Д. Механизмы поляризации Д. могут быть различными. Они зависят от характера химической связи (См. Химическая связь), т. е. распределения электронных плотностей в Д.

Д. в переменном поле. Если электрическое поле Е изменяется во времени, то величина поляризации в заданный момент времени t не определяется значением поля Е в тот же момент времени t. Поляризация Д. не успевает следовать за вызывающим её электрическим полем, т.к. смещения зарядов не могут происходить мгновенно (рис. 3).

Поляризация диэлектриков в отсутствии электрического поля. До сих пор рассматривались Д., в которых поляризация возникала под действием внешнего электрического поля. Однако в ряде твёрдых Д. наличие поляризации может быть вызвано др. причинами. В пироэлектриках (См. Пироэлектрики) поляризация существует и без электрического поля. В таких кристаллах заряды располагаются столь несимметрично, что центры тяжести зарядов противоположного знака не совпадают, т. е. Д. спонтанно (самопроизвольно) поляризован. В пьезоэлектриках поляризация возникает при деформировании кристалла. Это связано с особенностями строения кристаллической решётки таких веществ (см. Пьезоэлектричество).

Электропроводность Д. мала, однако всегда отлична от нуля (таблица 2). Носителями тока в Д. могут быть электроны и ионы. Электронная проводимость Д. обусловлена теми же причинами, что и электропроводность полупроводников (См. Полупроводники). В обычных условиях, однако, электронная проводимость Д. мала по сравнению с ионной. Ионная проводимость может быть обусловлена перемещением как собственных ионов, так и примесных. Возможность перемещения ионов по кристаллу тесно связана с наличием дефектов в кристаллах (См. Дефекты в кристаллах). Если, например, в кристалле есть вакансии (См. Вакансия) (незанятые узлы кристаллической решётки), то под действием поля ион может перескочить на соседнее с ним вакантное место. Во вновь образовавшуюся вакансию может перескочить следующий ион и т.д. В итоге происходит движение вакансий, которое приводит к переносу заряда через весь кристалл. Перемещение ионов может происходить и в результате перескоков ионов по междоузлиям. С ростом температуры ионная проводимость сильно возрастает. Заметный вклад в электропроводность Д. может вносить поверхностная проводимость.

Читайте так же:
Розетка тройная 16а schuko

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, 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

· Диэлектрики — Диэлектрик (изолятор) вещество, плохо проводящее или совсем не проводящее электрический ток. Концетрация свободных носителей заряда в диэлектрике не превышает 108 см 3. Основное свойство диэлектрика состоит в способности поляризоваться во внешнем … Википедия

· ДИЭЛЕКТРИКИ — (англ. dielectric, от греч. dia через, сквозь и англ. electric электрический), в ва, обладающие электрич. сопротивлением в пределах 1010 Ч 1020 Ом. м в постоянном электрич. поле при нормальной т ре. Согласно зонной теории, твердые Д. при 0 К… … Химическая энциклопедия

· Диэлектрики — название, данное Майклом Фарадеем телам, не проводящим, или, иначе, плохо проводящим электричество, как, напр., воздух, стекло, различные смолы, сера и т. д. Подобные тела называются также изоляторами. До исследований Фарадея, произведенных в 30… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

· ДИЭЛЕКТРИКИ — (англ. dielectric, от греч. dia через, сквозь и англ. electric электрический) в ва, практически не проводящие электрич. ток. К Д. относят электроизоляц. материалы. К Д. примыкают полупроводники, во чёткой границы между ними нет (см. Зонная… … Большой энциклопедический политехнический словарь

studopedia.org — Студопедия.Орг — 2014-2021 год. Студопедия не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования (0.002 с) .

Какая жидкость не проводит электричество?

Так как молекулы воды не имеют заряда, то и электричество они не проводят. Поэтому дистиллированная вода считается диэлектриком, то есть ток она не проводит.

Как называется жидкость которая проводит ток?

Вещества, растворы которых проводят электрический ток, называются электролитами. Растворы сахара, спирта, глюкозы и некоторых других веществ не проводят электрический ток. Вещества, растворы которых не проводят электрический ток, называются неэлектролитами.

Почему дистиллированная вода не проводит электричество?

не молекулы воды, а различные примеси, содержащиеся в ней, в частности ионы различных минеральных солей. . Вода, очищенная от примесей, называется дистиллированной. Так вот дистиллированная вода электрический ток почти не проводит, а вместо этого является хорошим диэлектриком.

Какое вещество не проводит электрический заряд?

Диэлектрики В диэлектриках свободные носители заряда отсутствуют. Протекание электрического тока в таких веществах невозможно при стандартных внешних условиях. Наиболее популярными материалами, которые не проводят электрический ток является слюда, керамика, резина и каучуки.

Читайте так же:
Почему нельзя трогать розетку детям

Что проводит электрический ток?

Проводниками электричества являются металлы, почва, вода с растворенными в ней солями, кислотами или щелочами, графит и некоторые виды органических веществ, а так же тело человека.

Почему дерево не проводит электрический ток?

Чем больше влажность древесины, тем меньше её электрическое сопротивление — тем больше вероятность прохождения через неё электротока . Напряжение в тех самых проводах воздушной линии электропередачи может быть разным. Сухая древесина не проводит электрический ток.

Как ионные растворы проводят электричество?

Механизм проводимости тока в ионных жидкостях напоминает эстафету с зарядом: возникающие свободные ионы переносят электрический заряд до тех пор, пока «живы», и передают его новым ионам, что поддерживает движение электрического тока.

Как ионы проводят ток?

Электроли́т — вещество, которое проводит электрический ток вследствие диссоциации на ионы, что происходит в растворах и расплавах, или движения ионов в кристаллических решётках твёрдых электролитов.

Почему ионы не проводят ток?

Большую часть времени положительные и отрицательные ионы проводят в нейтральных парах или кластерах, где их электрический заряд компенсируется противоположными зарядами. Таким образом образуется нейтральное вещество, которое не может проводить электричество.

Почему дистиллированная вода не проводит электрический ток а вода Мёртвого моря проводит?

Поэтому дистиллированная вода считается диэлектриком, то есть ток она проводить не может. . В ней содержатся как положительно (кальций, магний, натрий, железо), так и отрицательно (хлор, сульфат, карбонат) заряженные ионы, поэтому такая вода хорошо проводит ток, и тем лучше, чем больше концентрация минеральных солей.

Почему дистиллированная вода является диэлектриком?

диэлектрик? Дистиллированная вода, как известно, плохо проводит электрический ток, по сути – является изолятором. Чтобы проводить ток в жидкой среде нужны носители этого тока: положительные и отрицательные ионы.

Почему молекула кислорода не проводит электричество?

Кислородмолекула с ковалентной неполярной связью, которая имеет молекулярную кристаллическую решетку, соответственно на ионы в растворе распадаться не может и электролитом не является.

Какое вещество хорошо проводит электрический ток?

Хорошие проводники электричества – это металлы, почва, вода с растворенными в ней солями, кислотами или щелочами, графит и некоторые виды органических веществ. Тело человека также проводит электричество.

Что не проводит электрический ток?

Ну и последняя группа материалов, это диэлектрики, вещества не способные проводить электрический ток. К таким материалам относят: дерево, бумага, воздух, масло, керамика, стекло, пластмассы, полиэтилен, поливинилхлорид, резина и т. д.

Как Серебро проводит электрический ток?

Серебро – лучший проводник электричества, поскольку он содержит большее количество подвижных атомов (свободных электронов). Для того чтобы материал был хорошим проводником, электричество, прошедшее через него, должно перемещать электроны; чем больше свободных электронов в металле, тем больше его проводимость.

Читайте так же:
Розетка штепсельная двухполюсная для с плоскими контактами 36в 10а

§ 3. Электрический ток и электропроводность вещества

Электрический ток. В веществе, помещенном в электрическое поле, под действием сил поля возникает процесс движения элементарных носителей электричества — электронов или ионов. Движение этих электрически заряженных частиц материи называют электрическим током.
За единицу силы тока принят ампер (А). Это такой ток, при котором через поперечное сечение проводника каждую секунду проходит количество электричества, равное 1 Кл. Силу тока иногда измеряют тысячными долями ампера — миллиамперами (мА) или миллионными долями ампера — микроамперами (мкА), а при больших значениях— тысячами ампер — килоамперами (кА), в формулах ток обозначают буквой I (i).
В электротехнике широко применяют как постоянный, так и переменный ток. Постоянным называют ток, значение и направление которого в любой момент времени остаются неизменными (рис. 9, а).

Токи, значение и направление которых не остаются постоянными, называют изменяющимися, или переменными. Чаще всего в электротехнических устройствах используют ток, изменяющийся по синусоидальному закону, который получают от генераторов переменного тока и трансформаторов (рис. 9, б). От выпрямителей получают пульсирующий ток (рис. 9, в), неизменный по направлению, но меняющийся по величине.

alt=»Рис. 9. Зависимости тока от времени: а — постоянный ток; б — переменный синусоидальный ток; в — пульсирующий ток » width=»300″ height=»64″ />Рис. 9. Зависимости тока от времени: а — постоянный ток; б — переменный синусоидальный ток; в — пульсирующий ток

Электропроводность. Свойство вещества проводить электрический ток под действием электрического поля называют электропроводностью. Электропроводность различных веществ зависит от концентрации свободных (т. е. не связанных с атомами, молекулами или кристаллической структурой) электрически заряженных частиц. Чем больше концентрация этих частиц, тем больше электропроводность данного вещества. Все вещества в зависимости от электропроводности делят на три группы: проводники, диэлектрики (изолирующие материалы) и полупроводники.
Проводники обладают очень высокой электропроводностью. Существуют два рода проводников, которые различаются физической природой протекания электрического тока. К проводникам первого рода относятся металлы. Прохождение по ним тока обусловлено движением свободных электронов, вследствие чего их называют проводниками с электронной проводимостью. Проводниками второго рода являются растворы кислот, щелочей и солей (в основном водные), называемые электролитами. Прохождение тока через электролиты связано с движением электрически заряженных частей молекул — положительных и отрицательных ионов, т. е. электролиты являются проводниками с ионной проводимостью.
Имеются также вещества со смешанной проводимостью, в которых ток переносится электронами и ионами. К ним относятся, например, газы и пары в ионизированном состоянии.
Физическая природа электропроводности металлов. Высокая электропроводность металлов хорошо объясняется на основе электронной теории. Согласно этой теории валентные электроны сравнительно слабо связаны с их ядрами. Поэтому они свободно перемещаются между атомами, переходя из сферы действия одного атома в сферу действия другого и заполняя пространство между ними наподобие газа. Эти электроны принято называть свободными.

Читайте так же:
Номинальный ток штепсельной розетки с защитным контактом

alt=»Рис. 10. Схема возникновения электрического тока в металлических проводниках: а — беспорядочное движение электронов; б — упорядоченное движение электронов» width=»300″ height=»75″ />Рис. 10. Схема возникновения электрического тока в металлических проводниках: а — беспорядочное движение электронов; б — упорядоченное движение электронов

Металлоиды имеют на внешней оболочке большое количество электронов и они прочно удерживаются около своих ядер. Поэтому металлоиды, как правило, являются диэлектриками.
Скорость прохождения тока. Электрическое поле распространяется в пространстве с огромной скоростью — 300 000 км/с, т. е. со скоростью света. С такой же скоростью проходит и электрический ток в проводнике. Однако каждый отдельный электрон движется в среднем по проводнику со скоростью несколько миллиметров или сантиметров в секунду (эта скорость зависит от напряженности электрического поля).
Чем же объяснить такую скорость распространения электрического тока? Причина в том, что каждый электрон находится в общем электронном потоке, заполняющем проводник, и при прохождении электрического тока испытывает непрерывное воздействие со стороны соседних электронов. Поэтому, хотя сам электрон движется медленно, скорость передачи движения от одного электрона к другому (скорость распространения электрической энергии) будет огромна. Например, при включении рубильника на электростанции практически мгновенно появляется ток в каждом участке электрической цепи целого города, несмотря на незначительную скорость движения электронов.

Поляризация диэлектриков. Диэлектриками (или изоляторами) называют вещества, не способные проводить

Диэлектриками (или изоляторами) называют вещества, не способные проводить электрический ток. Это связано с тем, что в диэлектриках в отличие от проводников нет зарядов, способных перемещаться на значительные расстояния, создавая ток. Идеальных изоляторов в природе не существует. Все вещества в той или иной степени проводят электрический ток. Однако диэлектрики проводят ток в 10 15 — 10 20 раз хуже, чем проводники.

При внесении диэлектрика в электрическое поле и поле, и сам диэлектрик претерпевают существенные изменения. Чтобы понять, почему это происходит, нужно учесть, что в составе атомов и молекул имеются положительно заряженные ядра и отрицательно заряженные электроны. Для диэлектриков, как и для любого вещества, суммарный заряд молекулы, состоящей из положительно заряженного ядра и отрицательно заряженных электронов, равен нулю. Поле, создаваемое молекулой, и испытываемая молекулой во внешнем поле сила определяются дипольным моментом молекулы

где -средние значения смещений электронов и ядер.

Положительный заряд этого диполя равен суммарному заряду ядер и помещается в «центре тяжести» положительных зарядов; отрицательный заряд равен суммарному заряду электронов и помещается в «центре тяжести» отрицательных зарядов.

Первую группу диэлектриков (N2, Н2, О2. ) составляют вещества, молекулы которых имеют симметричное строение, т. е. «центры тяжести» положительных и отрицательных зарядов в отсутствие внешнего электрического поля совпадают и, следовательно, симметричные молекулы не обладают собственным дипольным моментом. Молекулы таких диэлектриков называются неполярными. Под действием внешнего электрического поля заряды неполярных молекул смещаются в противоположные стороны (положительные по полю, отрицательные против поля) и молекула приобретает дипольный момент. Смещение зарядов пропорционально напряженности поля, поэтому дипольный момент молекулы также пропорционален напряженности поля:

Читайте так же:
Розетка силовая 220в 32а размеры

где b — поляризуемость молекулы.

Вторую группу диэлектриков (Н2О, HCl, СО, NH. ) составляют вещества, молекулы которых имеют асимметричное строение, т. е. «центры тяжести» положительных и отрицательных зарядов не совпадают. Таким образом, эти молекулы и в отсутствие внешнего электрического поля обладают дипольным моментом. Молекулы таких диэлектриков называются полярными. При отсутствии внешнего поля дипольные моменты полярных молекул вследствие теплового движения ориентированы в пространстве хаотично и их результирующий момент равен нулю. Во внешнем поле на диполи действует ориентирующая вдоль поля сила, и возникает отличный от нуля результирующий момент.

Третью группу диэлектриков (NaCl, КСl, КВг. ) составляют вещества, молекулы которых имеют ионное строение. Ионные кристаллы представляют собой пространственные решетки с правильным чередованием ионов разных знаков. В этих кристаллах нельзя выделить отдельные молекулы, а рассматривать их можно как систему двух вдвинутых одна в другую ионных подрешеток. При наложении на ионный кристалл электрического поля происходит некоторая деформация кристаллической решетки или относительное смещение подрешеток, приводящее к возникновению дипольных моментов. Существуют ионные кристаллы, поляризованные даже при отсутствии внешнего поля. Этим же свойством обладают диэлектрики, называемые электретами (они подобны постоянным магнитам).

Таким образом, внесение диэлектрика любой из групп во внешнее электрическое поле приводит к возникновению в нём отличного от нуля результирующего электрического момента, иными словами, к поляризации диэлектрика. Поляризацией диэлектрика называется процесс ориентации диполей или их появления во внешнем электрическом поле.

Соответственно трем группам диэлектриков различают три вида поляризации:

— электронная или деформационная поляризация диэлектрика с неполярными молекулами, заключающаяся в возникновении у атомов индуцированного дипольного момента за счет деформации электронных орбит;

-ориентационная или дипольная поляризация диэлектрика с полярными молекулами, заключающаяся в ориентации имеющихся дипольных моментов молекул по полю. Естественно, что тепловое движение препятствует полной ориентации молекул, но в результате совместного действия обоих факторов (электрическое поле и тепловое движение) возникает преимущественная ориентация дипольных моментов молекул по полю. Эта ориентация тем сильнее, чем больше напряженность электрического поля и ниже температура;

— ионная поляризация диэлектриков с ионными кристаллическими решетками, заключающаяся в смещении подрешетки положительных ионов вдоль поля, а отрицательных — против поля, приводящем к возникновению дипольных моментов.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector