Dielektrik həssaslıq və keçiricilik kimi hadisələrə təkcə fizikada deyil, həm də gündəlik həyatda rast gəlinir. Bu baxımdan bu hadisələrin elmdəki mənasını, təsirini və gündəlik həyatda tətbiqini müəyyən etmək lazımdır.
Gərginliyin təyini
İntensivlik fizikada vektor kəmiyyətidir və bu, tədqiq olunan sahənin nöqtəsində yerləşdirilmiş tək müsbət yükə təsir edən qüvvədən hesablanır. Dielektrik xarici elektrostatik sahəyə yerləşdirildikdən sonra dipol momenti əldə edir, başqa sözlə, qütbləşir. Dielektrikdə qütbləşməni kəmiyyətcə təsvir etmək üçün qütbləşmədən istifadə olunur - dielektrikin həcm dəyərinin dipol momenti kimi hesablanan vektor fiziki göstəricisi.
İki dielektrik arasında üzdən keçdikdən sonra intensivlik vektoru kəskin dəyişikliklərə məruz qalır və elektrostatik sahələrin hesablanması zamanı müdaxiləyə səbəb olur. Bununla əlaqədar əlavə bir xüsusiyyət təqdim olunur - vektorelektrik yerdəyişməsi.
Keçiricilikdən istifadə edərək, bir dielektrik xarici sahəni neçə dəfə zəiflədə biləcəyini öyrənə bilərsiniz. Dielektriklərdə elektrostatik sahələri ən rasional izah etmək üçün elektrik yerdəyişmə vektorundan istifadə olunur.
Əsas təriflər
Mühitin mütləq keçiriciliyi Kulon qanununun riyazi qeydinə və elektrik sahəsinin gücü ilə elektrik induksiyası arasındakı əlaqənin tənliyinə daxil olan əmsaldır. Mütləq keçiricilik mühitin nisbi keçiriciliyi və elektrik sabitinin məhsulu kimi təqdim edilə bilər.
Maddənin qütbləşmə qabiliyyəti adlanan dielektrik həssaslıq elektrik sahəsinin təsiri altında qütbləşə bilən fiziki kəmiyyətdir. Həm də kiçik bir sahədə dielektrik polarizasiyası ilə xarici elektrik sahəsinin xətti əlaqə əmsalıdır. Dielektrik həssaslıq düsturu belə yazılır: X=na.
Əksər hallarda dielektriklər müsbət dielektrik həssaslığa malikdir, halbuki bu dəyər ölçüsüzdür.
Ferroelektrik müəyyən temperatur dəyərlərində ferroelektrik adlanan müəyyən kristallarda mövcud olan fiziki hadisədir. Xarici elektrik sahəsi olmadan belə bir kristalda kortəbii qütbləşmənin görünüşündən ibarətdir. Ferroelektriklər və piroelektriklər arasındakı fərq budurmüəyyən temperatur diapazonlarında onların kristal modifikasiyası dəyişir və təsadüfi polarizasiya yox olur.
Sahədəki elektrikçilər özlərini keçiricilər kimi aparmırlar, lakin ümumi xüsusiyyətləri paylaşırlar. Bir dielektrik dirijordan sərbəst yüklü daşıyıcıların olmaması ilə fərqlənir. Onlar var, lakin minimal miqdarda. Bir keçiricidə metalın kristal qəfəsində sərbəst hərəkət edən elektron oxşar yük daşıyıcısına çevriləcəkdir. Bununla belə, dielektrikdəki elektronlar öz atomlarına bağlıdır və asanlıqla hərəkət edə bilmirlər. Dielektriklər elektrik cərəyanı olan bir sahəyə daxil edildikdən sonra bir keçirici kimi elektrikləşmə meydana gəlir. Dielektrikdən fərq ondadır ki, elektronlar keçiricidə olduğu kimi həcm boyu sərbəst hərəkət etmir. Bununla belə, xarici elektrik sahəsinin təsiri altında maddə molekulunun daxilində yüklərin cüzi yerdəyişməsi yaranır: müsbət olan sahə istiqamətində, mənfi isə əksinə olacaq.
Bununla əlaqədar olaraq səth müəyyən bir yük qazanır. Elektrik sahələrinin təsiri altında bir maddənin səthində bir yükün görünməsi proseduruna dielektrik qütbləşmə deyilir. Molekulların müəyyən konsentrasiyası olan homojen və qeyri-qütblü dielektrikdə bütün hissəciklər eyni olarsa, qütbləşmə də eyni olacaqdır. Dielektrikin dielektrik həssaslığı vəziyyətində isə bu dəyər ölçüsüz olacaq.
Bağlı Ödənişlər
Qütbləşmə prosesinə görə dielektrik maddənin həcmində qütbləşmə və ya bağlı adlanan kompensasiya olunmamış yüklər meydana çıxır. hissəciklər,bu yüklərə malik olanlar molekulların yüklərində mövcuddur və xarici elektrik sahəsinin təsiri altında yerləşdikləri molekuldan ayrılmadan tarazlıq mövqeyindən kənarlaşdırılır.
Bağlı yüklər səth sıxlığı ilə xarakterizə olunur. Mühitin dielektrik həssaslığı və keçiriciliyi kosmosda iki elektrik yükünün bağlama qüvvəsinin vakuumdakı eyni göstəricidən neçə dəfə az olduğunu müəyyən edir.
Standart şəraitdə əksər qazların nisbi hava həssaslığı və keçiriciliyi vəhdətə yaxındır (kiçik müstəviyə görə). Ferroelektriklərdə nisbi dielektrik həssaslıq və keçiricilik maddənin müxtəlif mütləq keçiriciliyi və həssaslığı, habelə onların arasında bərabər tangensial möhkəmlik komponentləri olan bir cüt dielektriklərin ayrılma səthində onlarla və yüz minlərlədir.
Bir çox praktik vəziyyətlər arasında cərəyanın metal cisimdən ətraf aləmə keçidi ilə görüş var, halbuki sonuncunun xüsusi keçiriciliyi bu cismin keçiriciliyindən bir neçə dəfə azdır. Bənzər hallar, məsələn, yerə basdırılmış metal elektrodlardan cərəyanın keçməsi zamanı baş verə bilər. Tez-tez polad elektrodlar istifadə olunur. Tapşırıq şüşənin dielektrik həssaslığını müəyyən etməkdirsə, bu maddənin kiçik bir ion relaksasiya xüsusiyyətinə malik olması ilə vəzifə bir qədər çətinləşəcəkdir.gecikmə.
Xarici sahənin mövcudluğunda müxtəlif keçiriciliyə malik cüt dielektriklərin sərhəddində qütbləşmə yükləri müxtəlif səth sıxlığına malik müxtəlif indekslərlə görünür. Dielektrikdən digərinə keçid zamanı sahə xəttinin sınması üçün yeni şərt belə əldə edilir.
Cərəyan xətləri halında sınma qanunu öz şəklində elektrostatik sahələrdə iki dielektrik kənarında yerdəyişmə xətlərinin sınması qanununa oxşar hesab edilə bilər.
Ətrafdakı dünyanın hər bir cismi və maddəsi müəyyən elektrik xüsusiyyətlərinə malikdir. Bunun səbəbi molekulyar və atom quruluşunda - bir-biri ilə əlaqəli və ya sərbəst vəziyyətdə olan yüklü hissəciklərin olmasıdır.
Maddə xarici sahənin təsirinə məruz qalmırsa, onda belə hissələr əlavə elektrik sahələri yaratmadan ümumi ümumi həcmdə bir-birini tarazlayaraq yerləşdirilir. Kənardan elektrik enerjisinin tətbiqi olarsa, mövcud molekulların və atomların içərisində yüklərin yenidən bölüşdürülməsi meydana çıxacaq ki, bu da öz daxili sahəsinin meydana çıxmasına səbəb olacaq və bu da xaricə doğru yönələcək.
Tətbiq olunan xarici sahəni E0 və daxili E' kimi təyin edərkən, bütün E sahəsi bu dəyərlərin cəmi olacaq.
Elektrikdə olan bütün maddələr adətən aşağıdakılara bölünür:
- dirijorlar;
- dielektriklər.
Bu təsnifat çoxdan mövcuddur, lakin tam dəqiq deyil, çünki elm çoxdan yeni və ya birləşmiş cisimləri kəşf etmişdir.maddənin xassələri.
Keçiricilər
Keçirici maddələr sərbəst yüklərin olduğu mühitlər ola bilər. Metallar tez-tez belə məsələlər hesab olunur, çünki onların quruluşu maddənin bütün boşluğunda hərəkət edə bilən sərbəst elektronların daimi mövcudluğunu nəzərdə tutur. Mühitin dielektrik həssaslığı sizə istilik prosesinin iştirakçısı olmağa imkan verir
Əgər keçirici xarici elektrik sahəsinin təsirindən təcrid olunubsa, onda onun daxilində müsbət və mənfi yüklər arasında tarazlıq yaranır. Enerjisi ilə yüklü hissəcikləri yenidən paylayan və xarici səthdə müsbət və mənfi qiymətə malik balanssız yüklərin görünməsinə səbəb olan elektrik sahəsində keçirici görünəndə bu vəziyyət dərhal yox olur
Bu fenomen elektrostatik induksiya adlanır. Onun təsiri altında metalın səthində yaranan yüklərə induksiya yükləri deyilir.
Kidiricidə yaranmış induktiv yüklər öz sahəsini yaradır ki, bu da keçiricinin daxilindəki xarici sahənin təsirini kompensasiya edir. Bununla əlaqədar olaraq, ümumi ümumi elektrostatik sahənin göstəricisi kompensasiya ediləcək və 0-a bərabər olacaq. Hər bir nöqtənin daxilində və xaricində potensiallar bərabərdir.
Bu nəticə onu göstərir ki, keçiricinin daxilində (xarici sahə qoşulmuş olsa belə) potensial fərqi və elektrostatik sahə yoxdur. Bu fakt istifadəyə görə ekranlamada istifadə olunursahələrə həssas olan insanın və elektrik avadanlığının, xüsusilə yüksək dəqiqlikli ölçmə vasitələrinin və mikroprosessor texnologiyasının elektro-optik mühafizəsi üsulu.
İcazəlilik və həssaslıq arasında da əlaqə var. Bununla belə, bir düsturla ifadə edilə bilər. Beləliklə, dielektrik sabiti ilə dielektrik həssaslıq arasındakı əlaqə aşağıdakı qeydlərə malikdir: e=1+X.
ESD prinsipi
Enerji sektorunda yüksək gərginlikli cihazların yaratdığı yüksək gərginlik şəraitində işləyən işçilərin təhlükəsizliyi üçün qoruyucu xüsusiyyətlərə malik materiallardan hazırlanmış p altar və ayaqqabılar, o cümlədən papaqlar istifadə olunur. Elektrostatik sahə keçiricinin içərisinə nüfuz etmir, çünki dirijor elektrik sahəsinə daxil edildikdə, sərbəst yüklərin hərəkəti nəticəsində yaranan sahə ilə kompensasiya ediləcək.
Dielektriklər
Bu ad izolyasiya xüsusiyyətlərinə malik olan maddələrə aiddir. Onlar pulsuz deyil, yalnız bir-biri ilə əlaqəli ödənişləri ehtiva edir. Onlardakı hər bir müsbət hissəcik sərbəst hərəkət etmədən ümumi neytral yüklü bir atomun içərisində mənfi bir hissəciklə bağlanacaqdır. Onlar dielektriklərin içərisindən paylanır və xarici sahələrin təsiri altında öz mövqelərini dəyişə bilməzlər. Eyni zamanda, maddənin dielektrik həssaslığı və yaranan enerji hələ də maddənin strukturunda müəyyən dəyişikliklərə səbəb olur. Atom və molekulun içindən nisbət dəyişirzərrəciyin müsbət və mənfi yükləri və əlavə balanssız bir-biri ilə əlaqəli yüklər maddənin səthində görünərək daxili elektrik sahəsi yaradır. Kənardan tətbiq olunan gərginliyə doğru yönəldilir.
Bu hadisəyə dielektrik qütbləşmə deyilir. Xarici enerjinin təsiri nəticəsində maddənin daxilindən yaranan, lakin daxili sahənin əks təsiri nəticəsində zəifləmiş elektrik sahəsinin yaranması ilə xarakterizə edilə bilər.
Qütbləşmə növləri
Dielektriklər daxilində iki növlə təmsil oluna bilər:
- oriyentasiya;
- elektron.
Birinci növün də əlavə adı var - dipol polarizasiya. Bu xüsusiyyət kiçik dipollardan molekullar yaradan müsbət və mənfi yükdə yer dəyişdirilmiş mərkəzləri olan dielektriklərə xasdır - bir cüt yükün neytral birləşməsidir. Bu fenomen maye, hidrogen sulfid, daşınan azot üçün xarakterikdir.
Bu maddələrdə xarici elektrik sahəsinin təsiri olmadan, molekulyar dipollar dielektrikdən kənarda elektrik yükü görünmədikdə, mövcud temperatur dəyişikliklərinin təsiri altında təsadüfi oriyentasiya edilir.
Dipollar oriyentasiyasını çox dəyişmədikdə və səthdə kompensasiya olunmamış makroskopik bağlı yüklər göründükdə xaricdən tətbiq olunan enerjinin təsiri altında bu şəkil dəyişir və kənardan tətbiq olunan sahəyə əks istiqamətdə sahə yaradır.
Elektron polarizasiya, elastikmexanizm
Bu fenomen qeyri-qütblü dielektriklərdə - xarici sahənin təsiri altında deformasiyaya uğrayan, dipol momenti olmayan molekulları olan fərqli tipli materiallarda baş verir. xarici sahə vektorunun istiqaməti, mənfi yüklər isə əks istiqamətdə.
Nəticədə hər bir molekul tətbiq olunan xarici sahənin oxu boyunca istiqamətlənmiş elektrik dipolu kimi fəaliyyət göstərir. Oxşar şəkildə, xarici səthdə əks istiqamətə malik öz sahə görünür.
Qütb olmayan dielektriklərin qütbləşməsi
Bu maddələr üçün molekulların dəyişməsi və xaricdəki sahənin təsirindən sonrakı qütbləşmə onların temperaturun təsiri altında hərəkətindən asılı deyildir. Metan CH4 qeyri-polyar dielektrik kimi istifadə edilə bilər. Hər iki dielektrik üçün daxili sahənin ədədi göstəriciləri əvvəlcə xarici sahənin dəyişməsinə mütənasib olaraq böyüklükdə dəyişəcək və doymadan sonra qeyri-xətti tipli təsirlər meydana çıxır. Onlar hər bir molekulyar dipol qütb dielektriklərinin yaxınlığında qüvvə xətləri boyunca düzüldükdə və ya kənardan tətbiq olunan böyük miqdarda enerjinin atom və molekulların güclü deformasiyası nəticəsində yaranan qeyri-qütb maddələrində dəyişikliklər baş verdikdə görünür. Praktik hallarda bu çox nadir hallarda olur.
Dielektrik sabiti
İzolyasiya materialları arasında elektrik göstəricilərinə və dielektrik davamlılığı kimi bir xüsusiyyətə ciddi yer verilir. Hər ikisi iki fərqli xüsusiyyətə görə qiymətləndirilir:
- mütləq dəyər;
- nisbi göstərici.
Maddənin mütləq keçiriciliyi termini Kulon qanununun riyazi qeydinə aiddir. Onun köməyi ilə induksiya vektoru ilə intensivlik arasındakı əlaqə əmsal şəklində təsvir edilir.
